Skip to main content
SUPERVISOR
Ehsan Adib,Hossein Farzanehfard
احسان ادیب (استاد راهنما) حسین فرزانه فرد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Behrooz Mazaheri Tehrani
بهروز مظاهری تهرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Investigation and Improvement of Self-Oscillating Converters as LED Drivers
Among light sources, Light Emitting Diodes (LEDs) have better luminous efficacy. These sources, convert more than 20% of electrical energy to light energy which is much better than other light sources. LED lamp requires a driver circuit to provide a constant DC current. Thus, it is necessary to develop proper DC/DC and AC/DC converters in order to decrease the costs and electrical losses of driver. In order to increase the efficiency, the switched mode converters are used for these applications. In low power applications, in order to reduce complexity and cost, self-oscillating converters are applied. Control circuit of these converters is simple and usually is not separate from power circuit and uses power circuit voltages to provide proper control signal for power switch. In this thesis, first, all conventional methods to design a self-oscillating LED driver and their applications are discussed. Then, two new self-oscillating converters as LED driver are introduced. The first converter provides constant output current and thus, it is an appropriate solution for driving LED strings. This converter provides self-oscillation condition with low number of additional elements resulting in robustness, low cost and high efficiency. In second proposed structure, a new self-oscillating single soft-switched converter with resonant gate driver for driving multiple LED strings is presented. This converter is applied to drive high-power multiple LED string lights, and experimental results verify that in these conditions, the efficiency is about 92%. This converter provides the self-oscillation condition without any additional transistors or diodes. Also, the simulation and experimental results of prototype drivers are presented to justify the theoretical analyses. Keywords elf-oscillating, LED driver, dc–dc converter, soft switching.
امروزه با توجه به افزایش مصرف سرانه‌ی برق در جهان و از آن جایی که سهم روشنایی در این سرانه حدود یک‌پنجم است، این نیاز وجود دارد که اقدامات لازم جهت بهبود مصرف انرژی در این بخش انجام شود. از میان منابع نوری موجود، چراغ‌های LEDدارای بازده نوری بهتر نسبت به سایر منابع نوری هستند تا جایی که این چراغ‌ها حدود 20% از انرژی الکتریکی را به نور تبدیل می‌کنندکه این بازده به نسبت منابع نوری دیگر بسیار بهتر است. چراغ‌های LED به منابع نوری حالت جامد موسوم‌اند؛ زیرا نور از یک ماده‌ی جامد که شامل یک افزاره‌ی نیمه‌ هادی است؛ ساطع می شود و مانند دیگر منابع نوری شامل محفظه های خلأ یا گازی نیست. این چراغ ها مانند سایر منابع نوری، نیاز به یک مدار راه انداز الکتریکی دارد. این مدار راه انداز شامل یک مدار الکترونیکی است که نسبت به مدار راه انداز سایر منابع نوری پیچیده تر است به همین دلیل باید تمهیداتی اندیشید تا هزینه‌های این بخش از مدار تا حد امکان کاهش یابد و در کنار آن تلفات الکتریکی نیز بهبود یابد. برای کاهش تلفات الکتریکی مدار راه انداز، در فنّاوری های جدید به جای استفاده از مدارهای الکترونیکی خطی، از مدارهای کلید زنی استفاده می شود؛ این مدارها دارای تلفات بسیار کمتری از مدارهای الکترونیکی خطی هستند، اما با توجه به فراگیر شدن این چراغ ها لازم است که بهینه سازی بیش تری در این حوزه انجام شود تا ضمن پایین تر آمدن تلفات مدارهای راه انداز، هزینه های این بخش نیز کاهش یابند. از جمله بخش های پرتلفات مدارهای کلیدزنی به خصوص در توان های پایین؛ مدارهای راه انداز سوئیچ ها هستند که تلاش در جهت بهبود تلفات این بخش، موجب بهبود بازدهی کل مدار می شود. مدارهای راه انداز سوئیچ ها در مدارهای کلیدزنی می توانند به دو صورت کلی تعبیه شوند، مدارهای راه انداز سوئیچ به صورت مدولاسیون پهنای پالس که در مدارهای کلیدزنی متداول به کار می روند و مدارهای خودنوسان ساز که راه انداز سوئیچ ها به گونه ای است که زمان خاموش و روشن بودن سوئیچ ها بر خلاف روش مدولاسیون پالس، توسط خود مدار تعیین می شود. این کار باعث می شود که انرژی اضافی صرف راه اندازی سوئیچ ها نشود، و به این طریق تلفات کل مدار راه انداز چراغ بهبود یابد. هم چنین با حذف آی سی کنترلی و تغذیه ی آن، چگالی توان بهبود می یابد. هدف از این پایان‌نامه بررسی مدارهای راه انداز چراغ هایLED با تکیه بر مدارهای کلیدزنی خودنوسان ساز برای حفظ سادگی مدار و کاهش تلفات آن می باشد. به همین منظور در این پایان‌نامه دو مدار راه انداز خودنوسان ساز جهت راه اندازی چراغ های LED معرفی شده است. در مدار راه انداز پیشنهادی اول با استفاده از نوسان ساز اشمیت تریگر شرایط نوسانی برای مدار فراهم شده است. این مبدل توانایی تصحیح ضریب توان به صورت ذاتی را دارد. هم چنین هارمونیک های جریان ورودی این مبدل به گونه ای است که با استانداردIEC61000-3-2 کلاسC مطابقت می کند. مزیت اصلی این مبدل، تضمین ایجاد شرایط کلیدزنی نرم در صورت تغییر برخی از پارامترهای مدار است. در مدار راه انداز پیشنهادی دوم، قسمت خودنوسان ساز مبدل اول ساده سازی شده است، به طوری که علاوه بر ایجاد شرایط خودنوسان سازی، راه اندازی گیت سوئیچ نیز به صورت رزنانسی و بدون تلفات انجام می گیرد. این مبدل با به کارگیری تکنیک تانک رزنانس، شرایط خودنوسانی را بدون استفاده از هیچ گونه ترانزیستور اضافی، برای مبدل فراهم می کند. به علاوه در هر دو مبدل پیشنهادی شرایط کلیدزنی نرم برای سوئیچ و دیودها فراهم شده و از این رو بازده مبدل بهبود یافته است. هم چنین جریان در خروجی هر دو مبدل ثابت بوده و برای راه اندازی چراغ LED بسیار مناسب است. برای تایید مطالب بیان شده برای هر دو مبدل نتایج شبیه سازی و پیاده سازی ارائه و این دو مبدل با دو مبدل صنعتی دیگر مقایسه شده و روش هایی جهت بهبود مبدل در بخش پیشنهادها ارائه شده است. واژه های کلیدی: 1- مدار راه انداز چراغ LED 2- ساختارهای خودنوسان ساز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی