关键词：
开关电源
脉冲调制
白光LED
恒流源
电流控制模式
摘要：
随着电子设备在煤矿中的不断发展和应用,煤矿井下的电源由最初的线性电源发展到恒压式开关电源,其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性。开关电源在煤矿行业中扮演着越来越重要的角色,如何能够使开关电源在井下更高效的工作,延长其寿命,可靠性的提高等因素成为电源领域关注的热点。开关稳压电源的调整工作在开关状态,主要的优越性就是变换效率高,可达70%95%。
经过了解国内外开关电源的发展现状和发展趋势,结合实际应用环境的要求,确保电源在井下使用的安全,提高电源的效率和使用寿命成为设计开关电源必须考虑的因素。提出了一种以恒定电流驱动白光LED的矿用直流开关电源,给矿井下的直流电机车和矿灯供电。
在本论文中,介绍了基于恒流源式的开关电源设计的原理,特别是以白光LED取代以前用的汽车前大灯作为煤矿井下的照明灯具的应用。并具体介绍了开关电源的整体结构,接下来阐述电流控制模式开关电源的工作原理及其优越性。根据具体使用要求进行了电路的总体结构及应用电路设计,采用典型的电流模式PWM控制器的结构,将整体电路划分为六个部分,分别是输入整流部分、逆变部分、过流保护部分、控制电路部分、恒流部分、输出整流部分。接着在此基础上完成了各个子电路的电路的设计及相关重要参数的分析、计算。
本文的创新点在于,将目前煤矿井下使用的线性电源改造为数字开关电源,其体积变小,稳定性和工作效率得到了提高;其次,在设计开关电源的过程中引入了数字化的保护电路;同时改造了光源系统。通过实验知:降低了功耗,提高了发光效率。
由于本开关电源系统应用在环境恶劣的煤矿井下,因此在硬件电路设计时,分析了电磁兼容问题,从硬件设计上保证了系统工作稳定性,可靠性较以前得到进一步的提高。
在硬件电路搭建之前,对其进行了理论分析、部分电路的仿真和电路实验,优化了电路主要参数。实验表明在相同的光照强度下,输出功率得到了提高。由于白光LED灯正常工作时需要恒定的电流,而基于恒压式的电源不能提供稳定的工作电流,所以灯光闪烁,不能正常工作。恒流式逆变电源克服了这一缺点。
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