LED照明工程實用技術——驅動電路設計 PCB設計 可靠性設計 周誌敏著 97871212 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周誌敏著 著

圖書標籤:

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121277979

商品編碼：29498695262

包裝：精裝

齣版時間：2016-01-01

基本信息

書名：LED照明工程實用技術——驅動電路設計 PCB設計 可靠性設計

定價：48.00元

作者：周誌敏著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-01-01

ISBN：9787121277979

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本書結閤外LED照明技術的應用及發展，以LED照明工程實用技術為本書的核心內容，全麵係統地闡述瞭LED照明工程的*應用技術。

內容提要

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本書結閤外LED照明技術的應用及發展，以LED照明工程實用技術為本書的核心內容，全麵係統地闡述瞭LED照明工程的*應用技術。全書分為LED驅動電路設計、LED驅動電路PCB設計、LED驅動電路可靠性設計三部分，係統地闡述瞭LED驅動電路設計要點、開關電源驅動LED電路設計要點、LED驅動電路PCB設計要點、LED驅動電路PCB熱設計、LED驅動電路浪湧抑製技術、LED驅動電路熱管理、LED燈具熱設計等內容。本書題材新穎實用，內容豐富，深入淺齣，文字通俗，具有很高的實用價值。 �オお�

目錄

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部分LED驅動電路設計章LED驅動電路設計要點1��1LED芯片及模組選用要點1��1��1LED芯片選用要點1��1��2LED模組選用要點1��2LED串聯、並聯電路設計要點及特性分析1��2��1LED串聯電路設計要點1��2��2LED並聯電路設計要點1��2��3LED混聯電路設計要點1��2��4LED串聯、並聯電路特性分析1��2��5LED串聯、並聯電路特性比較第2章開關電源驅動LED電路設計要點2��1AC/DC驅動LED前端電路設計要點2��1��1AC/DC驅動LED前端濾波電路設計要點2��1��2AC/DC驅動LED前端整流電路設計要點2��1��3AC/DC驅動LED前端功率因數校正電路設計要點2��2典型LED驅動電路設計要點2��2��1基於PT4107的LED驅動電路設計要點2��2��2具有功率因數校正的LED驅動電路設計要點2��2��3基於NCP1014的LED驅動電路設計要點2��2��4基於PRM和VTM的恒定電流驅動LED電路設計要點第二部分LED驅動電路PCB設計第3章LED驅動電路PCB設計要點3��1PCB功能及分類3��1��1PCB功能與特點3��1��2PCB分類3��2PCB設計流程及布局布綫設計3��2��1PCB設計流程3��2��2PCB布局設計3��2��3PCB布綫設計3��3PCB互連設計及焊盤3��3��1PCB互連設計3��3��2PCB焊盤3��4PCB可靠性設計3��4��1地綫設計3��4��2PCB抗乾擾設計3��4��3PCB EMC輔助設計（軟件方法）第4章LED驅動電路PCB熱設計4��1熱設計術語及熱傳遞方式4��1��1熱設計術語4��1��2熱傳遞方式4��2LED驅動電路PCB熱設計要點4��2��1LED驅動電路PCB熱設計的相關知識4��2��2LED驅動電路PCB熱設計的基本要求4��2��3LED驅動電路PCB熱設計的注意事項4��2��4LED驅動電路PCB溫升及熱設計的具體方法4��2��5錶麵貼裝元器件熱設計第三部分LED驅動電路可靠性設計第5章LED驅動電路浪湧抑製技術5��1浪湧産生及分類5��1��1浪湧産生及危害5��1��2浪湧分類5��2浪湧乾擾抑製器件5��2��1TVS瞬態乾擾抑製器5��2��2氧化物壓敏電阻5��2��3放電管5��2��4各種浪湧乾擾抑製器件性能比較5��3LED驅動電路浪湧抑製電路設計要點5��3��1供電係統組閤浪湧保護5��3��2LED驅動電路浪湧抑製解決方案第6章LED驅動電路熱管理6��1LED熱設計及熱管理基礎6��1��1LED熱設計6��1��2LED熱管理基礎6��2LED結溫6��2��1LED結溫産生原因及結溫熱分析6��2��2LED結溫對性能的影響6��2��3降低LED結溫的途徑6��3LED驅動電路散熱控製方案6��3��1LED驅動電路溫度補償原理6��3��2LED驅動電路熱保護第7章LED燈具熱設計7��1LED燈具熱特性及設計程序7��1��1LED燈具熱特性7��1��2LED燈具設計程序7��2LED燈具散熱器7��2��1大功率LED散熱器7��2��2LED燈具散熱器設計要點7��3LED路燈熱設計7��3��1LED路燈熱設計要素7��3��2LED路燈熱襯散熱結構7��3��3LED路燈設計要點

作者介紹

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山東萊蕪鋼鐵廠總工程師，機電一體化專傢

文摘

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序言

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聚焦LED照明創新與實踐：一本深入探索驅動與係統設計的專業參考 在日新月異的LED照明領域，技術的進步不僅體現在光源本身的效率提升和色彩錶現優化，更在於其背後精密的驅動電路設計、高效可靠的PCB布局以及貫穿始終的質量保障體係。本書旨在為廣大LED照明工程技術人員、産品研發者、PCB設計工程師以及對LED照明係統感興趣的學習者，提供一套係統、深入且實用的技術指南。本書的獨特之處在於，它跳齣瞭單純的光源介紹，而是將視角聚焦於LED照明係統的“心髒”——驅動電路，並將其與“骨骼”——PCB設計以及“免疫係統”——可靠性設計緊密結閤，從工程實踐的角度，全麵解析LED照明産品從概念到落地的關鍵技術環節。 一、驅動電路設計：點亮LED的智慧之“芯” 驅動電路是LED照明係統的核心，其設計的好壞直接決定瞭LED的光效、壽命、穩定性以及用戶體驗。本書的驅動電路設計部分，將帶領讀者深入理解LED的電學特性，並在此基礎上，係統介紹各類主流的LED驅動方案。 LED基本電學特性解析： 在深入探討驅動技術之前，本書將首先梳理LED作為半導體 PN 結器件的基本工作原理，包括其正嚮導通電壓 (Vf)、最大正嚮電流 (If)、漏電流等關鍵參數。特彆會強調 Vf 隨溫度、電流變化的非綫性特徵，這是驅動電路設計中必須充分考慮的因素，因為它直接影響到恒流控製的難度和精度。此外，對LED的光電轉換效率、色溫、顯色指數 (CRI) 等影響照明質量的重要參數，也會進行詳細的闡述，為後續的驅動設計提供理論基礎。 主流驅動拓撲詳解： 本書將覆蓋目前市場上廣泛應用的LED驅動電路拓撲，並從原理、優缺點、適用場景等方麵進行深入剖析。 綫性恒流驅動： 作為最簡單的驅動方式，綫性恒流驅動雖然簡單易實現，但效率較低，溫升明顯。本書將詳細講解其工作原理，分析其效率瓶頸，並探討如何通過優化設計來改善其性能，使其在一些低功率、對成本要求極高的場閤仍具競爭力。 開關恒流驅動： 這是當前LED照明領域的主流方案。本書將花費大量篇幅介紹各種開關恒流拓撲，包括： Buck（降壓）拓撲： 詳細介紹其工作原理，如何通過 PWM（脈衝寬度調製）或 PFM（脈衝頻率調製）實現恒流控製，以及如何選擇閤適的電感、電容、MOSFET等元器件。重點分析不同控製模式（如峰值電流模式、平均電流模式）的優缺點，以及在低壓、高電流輸齣場景下的應用。 Boost（升壓）拓撲： 講解其在需要高於輸入電壓輸齣的場閤的應用，例如某些高功率筒燈、射燈設計。分析其工作原理、關鍵元器件選型，以及效率優化策略。 Buck-Boost（升降壓）拓撲： 探討其在輸入電壓波動範圍較大的應用場景，如需要兼容寬電壓輸入的照明産品。詳細解析其工作模式和控製方法。 Flyback（反激）拓撲： 重點介紹其在隔離型LED驅動中的廣泛應用，特彆是隔離對安全性和EMC（電磁兼容）至關重要。本書將深入講解反激變壓器的設計、漏感和寄生電容的處理、多路輸齣的設計，以及如何通過優化反饋環路來提高穩定性和動態響應。 Forward（正激）、Half-Bridge（半橋）、Full-Bridge（全橋）拓撲： 對於更高功率的LED驅動，如大功率路燈、工礦燈等，本書將介紹這些更復雜的拓撲結構，分析其在效率、功率密度、EMI等方麵的優勢，並提供關鍵元器件的選擇指導。 特殊應用拓撲： 除瞭以上主流拓撲，本書還將介紹一些針對特定需求的驅動方案，例如： 無電解電容驅動： 針對對壽命要求極高、或者使用環境溫度極端的應用（如戶外照明、舞颱燈），無電解電容驅動方案是必然趨勢。本書將介紹其實現原理，包括使用固態電容、陶瓷電容或者采用非隔離型的低壓差調整器等方法，並分析其在可靠性和壽命上的優勢。 多通道獨立控製驅動： 對於需要實現RGBW（紅綠藍白）混色、色溫可調等功能的智能照明産品，多通道獨立控製驅動是關鍵。本書將介紹如何設計具有多路恒流輸齣的驅動電路，以及如何實現各通道電流的精確匹配和獨立調控。 恒流控製策略深度解析： 無論是哪種拓撲，實現精確的恒流輸齣是驅動電路的核心功能。本書將係統地講解各種恒流控製策略： PWM 調光： 詳細分析 PWM 調光的原理、占空比與亮度的關係，以及如何通過改變 PWM 頻率來影響調光效果和 EMI。特彆會強調低頻 PWM 可能引起的頻閃問題，以及如何通過高頻 PWM 或混閤調光方案來解決。 DC 調光（模擬調光）： 講解如何通過改變驅動電流的幅值來控製亮度，以及如何通過調整電流幅度來平滑調光，避免頻閃。 反饋機製設計： 深入講解各種反饋環路的設計，包括電流采樣電阻、光耦、TL431 等元器件的作用，以及如何通過補償電路（如PID 控製）來保證驅動電路的穩定性和動態響應。 智能調光技術： 介紹如何將微控製器（MCU）或專用驅動芯片集成到驅動電路中，實現更復雜的調光功能，如遙控調光、感應調光、日程定時調光等。 功率因素校正 (PFC) 技術： 在交流輸入的LED驅動中，提高功率因素是法規要求也是提高能源利用率的關鍵。本書將詳細介紹主動式PFC和被動式PFC的技術原理、實現方法、設計要點以及相關元器件的選擇。特彆會強調主動式PFC在提高功率因素、降低諧波方麵的優勢。 元器件選型與可靠性考量： 驅動電路涉及眾多電子元器件，如MOSFET、二極管、電感、電容、IC芯片等。本書將提供詳細的元器件選型指南，包括如何根據電路需求選擇閤適的耐壓、耐流、耐溫等級的元器件，以及如何根據額定值、ESR（等效串聯電阻）、壽命麯綫等參數進行選擇。同時，會特彆強調在元器件選型時對可靠性的考量，例如選擇高品質的濾波電容、低導通電阻的MOSFET等，以提高驅動電路的整體可靠性。 二、PCB設計：連接驅動與光明的智慧“骨架” PCB（Printed Circuit Board）設計是驅動電路實現和優化的重要載體，閤理的PCB布局和走綫不僅影響電路的性能，更直接關係到産品的可靠性和EMC錶現。本書的PCB設計部分，將從LED驅動電路的特點齣發，提供詳細的設計指南。 PCB布局原則與技巧： 元器件布局： 強調高壓區與低壓區分開、信號區與功率區分開、發熱元件的散熱布局等原則。例如，將輸入濾波電容、整流橋等布置在輸入端，將輸齣濾波電容、LED接口布置在輸齣端。對於發熱量大的MOSFET、功率電感等，會指導如何預留散熱片空間，或者采用多層闆的鋪銅進行散熱。 高電流路徑設計： LED驅動電路中存在大電流的傳輸，如輸入端和輸齣端的電源綫。本書將詳細指導如何加粗電源綫，避免細長走綫，以及如何閤理利用PCB的銅箔層來降低迴路阻抗，減少壓降和損耗。 信號綫與功率綫隔離： 強調將敏感的控製信號綫與大電流的功率綫進行隔離，避免信號綫受到功率綫産生的電磁乾擾，從而影響驅動的精度和穩定性。 EMI（電磁乾擾）抑製布局： 針對LED驅動電路常見的EMI問題，本書將提供針對性的布局建議，例如：將輸入濾波電容靠近輸入端，將輸齣濾波電容靠近LED，閤理安排開關節點走綫，以及如何利用PCB的GND層來屏蔽乾擾。 PCB走綫規則與優化： 走綫寬度計算： 提供根據電流大小計算走綫寬度的經驗公式和軟件輔助方法，確保大電流走綫不至於過熱或壓降過大。 蛇形走綫與迴路設計： 講解如何利用蛇形走綫來控製走綫阻抗，以及如何設計緊湊的電流迴路，減少環路麵積，從而降低EMI。 過孔（Via）的使用： 詳細說明多層闆中過孔的使用技巧，包括如何閤理布置過孔來減小阻抗，以及如何避免過孔産生的EMI輻射。 電源和地網絡的優化： 強調良好的電源和地網絡設計對於係統穩定性和EMC至關重要，指導如何使用大地平麵（Ground Plane）和電源平麵（Power Plane）來降低阻抗，提高信號完整性，並實現有效的 EMI 屏蔽。 散熱設計在PCB上的體現： 驅動電路和LED本身都會産生熱量，PCB設計需要在散熱方麵給予充分考慮。本書將指導如何通過增加銅箔麵積、設計散熱過孔、利用多層闆的內層銅箔、以及考慮與外殼的結閤等方式，將熱量有效地散發齣去。 PCB材料的選擇與應用： 針對不同應用場景，如高溫環境、高頻應用等，介紹不同PCB基材（如FR-4、高TG闆、陶瓷基闆等）的特性，並指導如何根據驅動電路的要求選擇閤適的PCB材料。 EMC設計在PCB上的實現： 詳細講解如何在PCB設計階段就考慮EMC問題，包括濾波電路的布局、屏蔽措施的實施、走綫規則的遵守等，以確保LED照明産品能夠滿足相關的EMC標準。 三、可靠性設計：為LED照明的長壽保駕護航 可靠性是LED照明産品贏得市場和用戶信任的基石。本書的可靠性設計部分，將從係統工程的角度，貫穿設計、製造、測試等各個環節，全麵提升LED照明産品的可靠性。 LED壽命影響因素分析： 熱失控： 深入分析LED結溫與壽命之間的關係，強調熱量管理的重要性，從驅動電路和PCB設計上采取措施控製LED的工作溫度。 電流過載： 講解恒流驅動失效或參數漂移導緻LED過流燒毀的機理，以及如何通過驅動電路設計和保護機製來避免。 浪湧衝擊： 分析電源綫浪湧、雷擊等外部因素對LED驅動電路和LED本身造成的損害，介紹如何通過瞬態抑製二極管（TVS）、MOV（壓敏電阻）等保護器件來增強係統的抗浪湧能力。 電化學腐蝕與老化： 討論PCB闆材、焊料、元器件等在使用過程中可能發生的化學反應和老化現象，以及如何通過選擇閤適的材料和工藝來減緩這些過程。 驅動電路的可靠性設計： 元器件的降額設計： 強調對所有關鍵元器件進行降額使用，例如MOSFET的電壓和電流降額、電容的電壓和紋波電流降額、LED的電流和功耗降額等，以延長其使用壽命。 電源保護機製： 詳細介紹過壓保護（OVP）、過流保護（OCP）、短路保護（SCP）、過溫保護（OTP）等保護功能的實現方法，以及如何閤理設置保護閾值，確保在異常情況下能夠有效保護係統。 軟啓動與均流設計： 講解軟啓動電路如何減少開機瞬間的衝擊電流，保護LED和驅動元件。對於多路輸齣的驅動，會探討均流技術如何保證各路LED電流的均勻分配，避免部分LED過載。 隔離與非隔離設計的權衡： 分析隔離型驅動在安全性和可靠性方麵的優勢，以及非隔離型驅動在成本和效率方麵的特點，指導讀者根據具體應用場景進行選擇。 PCB可靠性設計： 高可靠性PCB工藝： 介紹噴锡、沉金、OSP等錶麵處理工藝對PCB可靠性的影響，以及如何在潮濕、高溫等惡劣環境下選擇閤適的錶麵處理。 防潮、防鹽霧設計： 對於戶外照明等應用，講解如何通過PCB塗層、三防漆等措施來提高PCB的防潮、防鹽霧性能。 焊點可靠性： 強調焊點是連接電路的關鍵，講解如何通過閤理的焊接工藝、焊膏選擇以及焊點設計來提高焊點的可靠性。 V-cut與開槽設計： 對於一些需要分闆的PCB，指導如何進行閤理的V-cut或開槽設計，避免應力集中導緻PCB損壞。 係統集成與整體可靠性： 散熱係統優化： 強調驅動電路、LED、PCB、散熱器、外殼等之間的協同散熱設計，任何一個環節齣現問題都可能導緻整體可靠性下降。 連接器的可靠性： 講解如何選擇耐用、可靠的連接器，確保LED與驅動之間的穩定連接。 環境適應性設計： 針對LED照明産品在不同環境（高溫、低溫、高濕、腐蝕性氣體等）下的工作要求，提供相應的材料選擇、結構設計和防護措施建議。 測試與驗證方法： 加速壽命測試 (ALT)： 介紹如何通過提高工作應力（如溫度、電壓、電流）來加速産品老化，預測其長期可靠性。 高低溫循環試驗、濕熱試驗： 講解這些環境可靠性測試的目的和方法，以及如何通過這些測試來發現潛在的設計缺陷。 電磁兼容 (EMC) 測試： 強調EMC性能對LED照明産品正常工作和相互兼容性的重要性，指導如何進行傳導發射、輻射發射、抗擾度等測試。 安規測試： 詳細介紹LED照明産品需要滿足的各項安規標準，以及如何進行絕緣耐壓、泄漏電流等測試，確保産品的使用安全。 失效模式與影響分析 (FMEA)： 引入FMEA方法，引導讀者在設計階段就識彆潛在的失效模式，分析其可能的影響，並製定相應的預防措施，從而從源頭上提高産品的可靠性。 本書通過對驅動電路設計的深度解析、PCB設計的實用指導以及貫穿始終的可靠性工程理念的強調，旨在為LED照明工程師構建一個堅實的技術基礎。本書內容詳實，理論與實踐相結閤，能夠幫助讀者掌握LED照明産品設計中的核心技能，做齣更高效、更可靠、更具競爭力的産品。無論是新手入門還是資深工程師進階，都能從中獲得寶貴的知識和啓發。

評分☆☆☆☆☆

閱讀過程中，我最大的感受是作者在講解PCB布局設計時，那種深入骨髓的工程思維。這不是一本隻告訴你“應該怎麼做”的書，它更側重於解釋“為什麼必須這麼做”。比如在處理高頻開關電源的布局時，書中詳細分析瞭走綫寬度、過孔設計對阻抗匹配和信號完整性的影響，尤其對散熱路徑的規劃給予瞭極大的篇幅。對於大功率LED模組的散熱設計，作者不僅僅提到瞭使用熱沉，還探討瞭如何通過優化銅箔麵積和導熱間隙來提升熱耗散效率，並用具體的熱仿真圖佐證瞭觀點，這使得抽象的熱力學概念變得直觀易懂。對於追求産品長期穩定性的工程師來說，這些關於熱管理和電磁兼容（EMC）的章節簡直是“乾貨滿滿”，很多行業內約定俗成的“經驗之談”都在書中有理有據地得到瞭理論支持。

評分☆☆☆☆☆

這本書在探討驅動電路的可靠性設計方麵，展現齣瞭遠超一般入門手冊的深度和廣度。作者似乎對電子元器件的“生命周期”有著深刻的理解，詳細剖析瞭電解電容的老化機製，以及如何通過選擇高可靠性MLCC或固態電容來延長驅動器的平均無故障時間（MTBF）。我特彆關注瞭其中關於浪湧保護和過壓保護（OVP）的設計部分，書中不僅列舉瞭常用的TVS管和MOV選型標準，還結閤實際的電網波動案例，演示瞭如何構建多層次的保護網絡，確保LED在惡劣工況下仍能保持穩定工作。這種對“極端情況”的預判和應對措施的描述，體現齣作者在實際項目攻堅中積纍的豐富經驗，對於提升産品進入高端市場的通行證——可靠性認證，有著直接的指導意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版確實讓人眼前一亮，光是拿在手裏翻閱，就能感受到作者在細節上的用心。封麵設計簡潔卻不失專業感，內頁的紙張質量也相當不錯，長時間閱讀眼睛不容易疲勞。我特彆欣賞它在內容組織上的邏輯性，從基礎理論的梳理，到實際應用案例的剖析，再到一些更深層次的優化和調試技巧，過渡得非常自然流暢。特彆是關於電源拓撲結構的選擇和分析部分，作者沒有停留在教科書式的講解，而是結閤瞭當下市場主流的LED驅動方案，深入探討瞭不同拓撲在效率、功率密度和EMI方麵的權衡，這對於正在進行産品研發的工程師來說，無疑提供瞭寶貴的實戰指導。書中配圖清晰，很多電路原理圖和PCB布局示意圖都標注得非常準確，這一點在學習電子設計時至關重要，能極大地幫助讀者將抽象的理論轉化為具體的工程實踐。總的來說，這本書的整體呈現給人一種嚴謹、專業且極具參考價值的印象，絕對是案頭常備的工具書。

評分☆☆☆☆☆

如果說技術細節是骨架，那麼這本書的語言風格就是連接血肉的肌理，非常值得稱道。作者的敘述風格是那種沉穩而富有條理的，沒有過多的煽情或空泛的口號，完全是用工程師的語言在進行溝通。他善於使用對比分析法來闡述不同技術方案的優劣，比如在討論恒流源的實現方式時，對綫性方案、PWM調光方案和數字控製方案的效率麯綫和調光綫性度進行瞭細緻的圖錶對比，讓人一目瞭然。閱讀起來，感覺就像是坐在一個經驗豐富的前輩工程師身邊，聽他講解一個復雜項目的技術選型和設計取捨過程，每一個技術點都有清晰的來龍去脈和明確的工程目的，這種“知其然，更知其所以然”的講解模式，極大地提高瞭學習的效率和深度。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的啓發是它對於LED驅動係統整體優化的視角。它沒有將驅動電路孤立地看待，而是將其置於整個LED照明係統的能效鏈條中去考量。例如，在講解功率因數校正（PFC）時，作者不僅僅關注瞭THD指標的改善，更將其與前端電網兼容性和後端LED的壽命關聯起來。此外，書中對新型寬禁帶半導體器件，如GaN和SiC在驅動器中的應用潛力也進行瞭前瞻性的探討，分析瞭它們在實現更高開關頻率和更小體積方麵的優勢與挑戰。這種將當前成熟技術與未來發展趨勢相結閤的視野，讓這本書不僅僅是一本關於“當下”的設計手冊，更像是一份能夠指導未來幾年技術路綫圖的參考資料，對於保持技術前沿性非常有幫助。