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研究生: 金浩瑋
HAO-WEI CHIN
論文名稱: 數位可控電壓LLC諧振轉換器之研製
Design and Implementation of a Digitally-Controlled LLC Resonant Converter
指導教授: 劉益華
Yi-Hua Liu
口試委員: 王順忠
Shun-Chung Wang
呂榮基
Rong-Ceng Leou
羅有綱
Yu-Kang Lo
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 131
中文關鍵詞: RGB LED背光源驅動系統變動匯流排電壓調節器
外文關鍵詞: RGB LED, Backlight Driving System, Dynamic Bus Voltage Regulation
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  • 現今紅光、綠光與藍光發光二極體(RGB LED) 被廣泛應用於高階顯示器之背光以及次世代消費等級之顯示器。而RGB LED優點在於寬廣的色域、可混成白光、高效率之發光性及高調光比例。因為RGB LED之順向導通電壓不同,使用變動匯流排電壓調節器(Dynamic Bus Voltage Regulation, DBVR)可以優化前端電源之設計。
    本文提出適用於RGB LED為背光源之驅動系統,此系統由前級之功率因數修正、數位控制LLC諧振轉換器與作為輔助電源之返馳式轉換器所構成。由於LLC諧振轉換器開關切換具有零電壓切換(Zero Voltage Switching, ZVS)特性,因此,大幅降低切換損失,並提升效率。本文所提之可控電壓LLC諧振轉換器輸出電壓可藉由數位變電阻器調整,因此可以維持RGB 發光二極體所需之電流,進而提升驅動系統之效率。本文將詳細介紹此驅動系統之硬體與韌體架構,最後由實驗結果驗證本文所提驅動系統之正確性。根據實驗結果,本文所提出之驅動系統LLC諧振轉換器輸出電壓為可調,其電壓取決於RGB LED燈條所需電壓。


    Red, green and blue (RGB) light emitting diodes (LEDs) for backlighting are found in high-end display units as well as next-generation consumer grade displays. The advantages of RGB LEDs include wide color gamut, tunable white point, higher luminance efficacy, and high dimming ratio. Because RGB LEDs have different forward voltages for the red, green, and blue LEDs, dynamic bus voltage regulation (DBVR) can be applied to optimize the power stage design.
    In this thesis, a RGB LED backlight driving system is proposed. The proposed system consists of a power factor correction pre-stage, a digitally-controlled LLC resonant converter and a flyback converter auxiliary power supply. The LLC resonant topology allows for zero voltage switching (ZVS) of the main switches thereby dramatically lowering switching losses and boosting efficiency. The adjustable output voltage of the presented LLC resonant converter is adjusted by a digital controller so that RGB LED maintains the desired string current; this will improve the efficiency of the driving system. Detailed description about the hardware and firmware parts of the proposed system is presented. Finally, experimental results are presented to validate the correctness of the proposed system. According to the experimental results, the presented system can adjust the output voltage of the LLC resonant converter according to the requirements of the RGB LED string.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1研究背景與動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 論文大綱 2 第二章 LED介紹與驅動電路之設計 4 2.1 LED 介紹 4 2.1.1 LED 發光原理 5 2.1.2 LED 光源種類 5 2.1.3 LED基本電氣特性 7 2.1.4 RGB LED與白光LED 比較 11 2.2 LED驅動技術與原理介紹 13 2.2.1 LED驅動電路之設計 15 2.2.2 LED驅動電路種類之比較 17 2.2.3 LED散熱解決方案 19 第三章 硬體電路設計 25 3.1 諧振電路之分析 25 3.1.1半橋式串聯諧振串聯負載轉換器 26 3.1.2半橋式串聯諧振並聯負載轉換器 28 3.1.3半橋式串並聯諧振並聯負載轉換器3 0 3.1.4 結論 32 3.2 LLC諧振轉換器之簡介 32 3.2.1 理想RLC串聯諧振電路頻率響應分析33 3.2.2 LLC諧振轉換器頻率響應分析 34 3.3 LLC諧振轉換器之動作分析38 3.3.1 Region-1之電路動作分析 39 3.3.2 Region-2之電路動作分析 52 3.4 臨界導通模式功率因數修正電路設計 61 3.5 LLC諧振轉換器之設計 66 3.6 以返馳式轉換器為基礎之輔助電源設計 76 3.7 LED並聯均流電路架構 81 3.8 小結 85 第四章 可控電壓LLC轉換器與RGB LED驅動電路韌體架構 87 4.1 Microchip dsPIC33FJ16GS502微處理器簡介 87 4.2可控電壓LLC諧振轉換器與RGB LED驅動電路架構 90 第五章 實驗波形數據結果 93 5.1 LED規格與驅動電路輸出規格 93 5.2 實作電路結果與波形量測 94 第六章 結論與未來研究方向 114 6.1結論 114 6.2未來研究方向 114 參考文獻 116

    [1]林明輝,「LED產業展望」,IBT 台灣工業銀行,2012年1月。
    [2]周志敏,周紀海,紀愛華,「LED驅動電路設計與應用」,五南圖書出版股份有限公司,2008年。
    [3]郭浩中、賴芳儀、郭守義,「LED原理與應用」,五南圖書出版股份有限公司,2012年。
    [4]Everlight, “Shuen 1W Series” Data sheet, Shuen 1W Series, November 2011.
    [5]Jerry Han and Jeffrey Kwon,「高階行動裝置顯示效能要求日增RGB LED背光方案趁勢崛起」,新通訊技術前瞻,100期,2009年6月。
    [6]朱之正,「適用於LCD TV之LED背光電源電路研製」,台灣科技大學電子工程系,民國九十五年。
    [7]Steve Winder,「高功率LED驅動電路設計與應用」,五南圖書出版股份有限公司,2010年。
    [8]O2 Micro, “LED backlight controller,” Data sheet, OZ9998B, July 2011.
    [9]Bo Yang, F. C. Lee, A. J. Zhang, and G. Huang, “LLC resonant converter for front end DC/DC conversion,” IEEE Proc. Applied Power Electronics Conference and Exposition, vol. 2, pp. 1108-1112, March 2002.
    [10]K. H. Liu and F. C. Lee, “Zero-voltage switching technique in DC/DC converters,” IEEE Trans, Power Electronics, vol. 5, pp. 293-304, July 1990.
    [11]R. L. Steigerwald, “A comparison of half-bridge resonant converter topologies,” IEEE Trans. Industrial Electronics, vol. 31, no. 2, pp. 181-191, May 1984.
    [12]K. Liu, R. Oruganti, and F. C. Lee, “Resonant switches topologies and characteristics,” IEEE Proc. Power Electronics Specialist Conference, pp. 106-116, 1987.
    [13]J. F. Lazar and R. Martinelli, “Steady-state analysis of the LLC series resonant converter,” IEEE Proc. Applied Power Electronics Conference and Exposition, vol. 2, pp. 728-735, 2001.
    [14]F. C. Lee, “High-frequency quasi-resonant converter technologies,” IEEE Proc. Power Electronics Specialist Conference, vol. 76, no. 4, pp.377-390, April 1988.
    [15]梁適安,「高頻交換式電源供應器原理與設計」,全華科技圖書,2006年。
    [16]廖益昌,「大尺寸液晶電視之數位化電源研製」,國立台灣科技大學電機工程系碩士學位論文,民國九十八年一月。
    [17]郭憲明,「大尺寸液晶電視數位化電源之設計與建模」,國立台灣科技大學電機工程系碩士學位論文,民國九十九年七月。
    [18]Fairchild Semiconductor, ”Design of power factor correction circuit using FAN7530,” Application Note, AN-6027, January 2007.
    [19]SANKEN Electric, “Controller IC for current resonant type switching power supply with half-bridge resonance,” Data sheet, SSC9512S, September 2009.
    [20]SANKEN Electric, “Power IC for PWM type switching power supply with low noise and low standby power,” Data sheet, STR-A6069H, July 2008.
    [21]梁適安,「交換式電源供給器之理論與實務設計」,全華科技圖書,2006年。
    [22]Microchip Technology Inc.,” dsPIC33FJ06GS101/X02 and dsPIC33FJ16GSX02/X04,”Available: http://www.microchip.com.
    [23]Microchip Technology Inc., ”7/8-Bit Single/Dual I2C Digital POT with Volatile Memory, MCP453X/455X/463X/465X, ” Available: http://www.microchip.com

    無法下載圖示 全文公開日期 2017/07/27 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
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