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研究生: 曾冠綺
GUAN-CI ZENG
論文名稱: 高效能多組並聯LED驅動電源研製
Study and Implementation of a High-Performance Driver for Multi-Parallel LED Strings
指導教授: 羅有綱
none
葉文昌
none
口試委員: 劉益華
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 111
中文關鍵詞: 多組並聯發光二極體線性穩流電路前饋穩壓閘極控制策略
外文關鍵詞: Multi-parallel, Linear current regulator
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本論文之研究範疇為多組並聯發光二極體驅動電路設計,透過前饋穩壓控制,使得線性穩流器能夠自動操作於最高效率點。所提出控制方法使線性穩流器上多餘的跨壓損耗得以趨近於零,並均流驅動多組並聯發光二極體,滿足相同亮度要求。
傳統前饋穩壓控制係透過線性穩流電晶體的汲極電壓檢測來實現,電晶體溫昇將造成汲源極導通電阻(RDS(on))特性漂移變化,導致前饋穩壓點無法自動調節追蹤最佳效率點操作。本論文提出一種透過電晶體閘極電壓前饋控制方法,具有以下特色:一、設計參數單純,不受汲源極電阻影響,二、回授控制訊號設計與電晶體特性無關,不受溫度特性影響。三、負載特性變動時,能自動即時調整發光二極體驅動電壓,使線性穩流器操作在最佳效率點。
本論文詳細分析討論所研究方法的動作原理與設計準則,也實現一部雛型電路以驗證其可行性。依據實驗結果顯示,確實可有效提升效率,滿足高效率驅動多組並聯發光二極體的應用需求。


A high performance light-emitting diodes (LED) driver is proposed in this paper. The circuit of this driver consists of a voltage pre-regulator and multiple linear current regulators. We propose a kind of control method to keep the linear current regulator with highest performance. This method makes the surplus voltage of the linear current regulator close to zero, and drive the multi-parallel LED’s brightness the same.
The tradition control method of the voltage pre-regulator is using the across voltage between drain gate and source gate of the linear current regulator’s MOSFET. The resistance between MOSFET’s drain and source (RDS(on)) changes with temperature. That is the problem why the voltage pre-regulator can’t operate in the best performance automatically.
This paper proposed a control method with voltage pre-regulator using MOSFET’s gate voltage. This method has following advantages: simple design parameters, independent of temperature, and the ability to control the voltage pre-regulator immediately when the load changed.
This paper analyzes the circuit in detail, and practices to prove it feasibility. The experiment results show that this method can increase the performance in the multi-parallel LED application effectively.

第1章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究動機 1 1-2-1 LED驅動電路介紹與比較 2 1-3 論文架構 6 第2章 LED特性與技術發展方向 8 2-1 前言 8 2-2 LED發光原理 8 2-2-1 自發性放射 10 2-2-2 放射光譜 12 2-2-3 色彩與波長 16 2-2-4 發光效率 17 2-2-5 電流-電壓特性的修正 21 2-3 LED製程與封裝 23 2-4 LED市場應用趨勢 29 2-5 LED技術發展與瓶頸 34 第3章 高效能多組並聯LED驅動電路原理 39 3-1 前言 39 3-2 電路架構 40 3-3 功率級電路原理與設計 40 3-3-1 降壓型轉換器電路原理 41 3-3-2 降壓型轉換器的電感電流 44 3-3-3 連續導通模式(CCM)分析 45 3-3-4 連續與不連續導通模式邊界條件(BCM) 50 3-3-5 不連續導通模式(DCM)分析 52 3-4 多組並聯線性穩流電路原理 57 3-4-1 線性穩流電路特性 57 3-4-2 以訊號模型的觀點分析線性穩流電路 59 3-4-3 從信號流程圖解析 62 3-5 調光訊號臨界值(VtB)與輸入電壓臨界值(ViB)之定義 64 3-6 控制訊號(VG)原理 69 第4章 電路參數設計與實驗數據 73 4-1 功率級電路設計 74 4-1-1 TL494簡介 75 4-1-2 電路規格 76 4-1-3 電感值的計算 76 4-1-4 輸出電容的計算 77 4-1-5 功率電晶體的選擇 78 4-1-6 飛輪二極體的選擇 78 4-2 多組並聯線性穩流電路設計 78 4-2-1 Rt電阻值 79 4-2-2 電晶體的選擇 79 4-3 實測波形及數據 80 4-3-1 降壓型轉換器波形 80 4-3-2 線性穩流電路數據 82 4-4 總結 92 第5章 結論與未來展望 93 5-1 結論 93 5-2 未來展望 93

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