DC/DC Boost Converter : Design and Analysis of an LED Driver

Abstract

Tämä opinnäytetyö käsitteli pienitehoisen jännitettä korottavan tasavirtamuuntimen toimintaa ja suunnittelua. Tavoitteena oli kehittää kustannustehokas, sarjatuotantoon soveltuva vakiovirtalähde joka täyttää raideliikenteen standardien asettamat vaatimukset.

Työssä analysoitiin jännitettä korottavan tasavirtamuuntimen toiminta johtamalla tärkeimmät virran ja jännitteen aaltomuodot. Jatkuvan ja epäjatkuvan tilan toimintaa vertailtiin. Jännite- ja virtamuotoista ohjausta vertailtiin. Takaisinkytkentää ja tulovirran suodatusta käsiteltiin lyhyesti.

Tehoasteen suunnitteluprosessi dokumentoitiin olennaisilta osin. Tärkeimpien osien valintaa ja peruslaskentaa käsiteltiin. Lopuksi esitettiin lyhyt yhteenveto tärkeimmistä testeistä, jotka tehtiin Teknowaren testausosastolla, ja joilla varmistettiin laitteen standardinmukaisuus.

Työn tuloksena syntyi raideliikennekäyttöön tarkoitettu teholähde, joka toimii 24 V:n tulojännitteellä ja on suunniteltu käytettäväksi pienikokoisen, alle 2 W:n kohdevalaisimen kanssa. Laite läpäisi vaadittavat testit, ja projekti saatettiin onnistuneesti päätökseen.

This thesis addressed the operation and design of a low-power DC/DC boost converter. The objective was to develop a cost-effective constant current source suitable for mass production that meets railway standards.

The operation of the DC/DC boost converter was analyzed through derivation of the key current and voltage waveforms. Continuous and discontinuous conduction modes were compared. Voltage and current mode control systems were compared. Feedback and input filtering were briefly discussed.

Key aspects of the power stage design process were documented. The selection of key components and basic calculations were discussed. Finally, a brief summary of the key tests conducted at Teknoware's testing department to ensure compliance was presented.

As a result of the work, a power source intended for railway use was produced, operating with a 24 V input voltage and designed for use with a small, sub-2 W spotlight. The device passed the required tests, and the project was successfully completed.