一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源及切換方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源及切換方法，屬于電力電子領(lǐng)域，電路拓?fù)浒?交流電源，輸入濾波電感L

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源及切換方法


[0001]本專利技術(shù)屬于電力電子
，具體涉及一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源及切換方法，適用于開關(guān)電源，屬于交流/直流(AC/DC)、直流/直流(DC/DC)變換器領(lǐng)域。

技術(shù)介紹

[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)是新一代照明光源，具有光效高、壽命長、可靠性高、體積小、不含汞等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用正迅速增加。LED被用作照明應(yīng)用的光源，包括街道照明、交通照明、汽車照明、裝飾照明和許多其他應(yīng)用。LED的整體性能在很大程度上依賴于高可靠性、高功率因數(shù)、長壽命、低成本的驅(qū)動(dòng)電源。
[0003]在交流供電的情況下，需要通過功率因數(shù)校正以獲得較高的功率因數(shù)。當(dāng)輸入電壓和輸入電流是理想正弦波即率因數(shù)等于1時(shí)，瞬時(shí)輸入功率和輸出功率之間存在一個(gè)大小為Pocos2ωt的脈動(dòng)功率。為了平衡瞬時(shí)輸入功率和輸出功率，傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源中常采用通常會使用儲能電容來平衡該功率脈動(dòng)，一般為電解電容。但由于電解電容壽命僅有LED壽命的十分之一左右，是制約LED驅(qū)動(dòng)電源壽命的關(guān)鍵元件。因此，要提高LED驅(qū)動(dòng)電源的使用壽命，必須去除電解電容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0004]本專利技術(shù)針對SEPIC
?
Flyback LED驅(qū)動(dòng)電源中存在的壽命短、變壓器磁芯利用率低以及輸出紋波大等問題，提出了一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源。該驅(qū)動(dòng)電源電路通過將反激回路改進(jìn)成正反激回路，使得DC
?
DC變換器工作在正反激模式，可以提高磁芯利用率，降低輸出紋波，并用薄膜電容代替電解電容，從而延長LED驅(qū)動(dòng)電源的使用壽命。
[0005]本專利技術(shù)電路的技術(shù)方案為：一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源，包括依次連接的交流電源、輸入濾波電感L
f
、輸入濾波電容C
f
、橋式整流電路、一個(gè)Sepic電路和一個(gè)改進(jìn)的DC
?
DC變換電路；所述改進(jìn)DC
?
DC變換電路由第一開關(guān)管Q1，第二二極管D2，變壓器T，輔助電容C1，續(xù)流二極管D3、D4、D5、D6，輸出濾波電感L0，輸出濾波電容C0及LED負(fù)載組成；變壓器T初級繞組一端連接二極管D2的陰極，變壓器T初級繞組另一端連接功率因數(shù)校正單元(PFC)的輸出儲能電容C
B
的負(fù)極和第一二極管D1的正極，變壓器T次級繞組一端連接續(xù)流二極管D4的陰極和續(xù)流二級管D5的陽極，變壓器T次級繞組另一端連接輔助電容C1的正極，輔助電容C1的負(fù)極連接續(xù)流二極管D3的陰極和續(xù)流二極管D6的陽極，輸出濾波電感L0一端連接續(xù)流二級管D3的陽極，輸出濾波電感L0另一端連接續(xù)流二級管D4的陽極和輸出濾波電容C0的負(fù)極。
[0006]進(jìn)一步，所述輸入濾波電感L
f
一端連接交流電源正極，輸入濾波電感L
f
另一端連接輸入濾波電容C
f
正極，所述濾波電容C
f
負(fù)極連接交流電源負(fù)極。
[0007]進(jìn)一步，所述橋式整流電路由第一二極管Dr1、第二二極管Dr2、第三二極管Dr3和第四二極管Dr4組成；所述第一二極管Dr1的陽極連接所述第四二極管Dr4的陰極，所述第三二極管Dr3的陽極連接所述第二二極管Dr2的陰極，所述第一二極管Dr1與所述第三二極管
Dr3的陰極對接并與第一電感L1一端連接，所述第二二極管Dr2與所述第四二極管Dr4的陽極對接并與第一開關(guān)管Q1的源極和中間儲能電容C的負(fù)極連接。
[0008]進(jìn)一步，所述Sepic電路由第一開關(guān)管Q1，第一電感L1，輸出儲能電容C
B
，第二電感L2，第一二極管D1、中間儲能電容C組成；第一電感L1一端連接第一二極管Dr1的陰極，第一電感L1另一端連接輸出儲能電容C
B
、第二電感L2和第一開關(guān)管Q1的漏極，第一開關(guān)管Q1的漏極連接第二二極管D2的陽極，第一開關(guān)管Q1的源極連接中間儲能電容C的負(fù)極和第二二極管的陽極，中間儲能電容C的陽極連接第二電感和第一二極管D1的陰極。
[0009]進(jìn)一步，第一電感L1工作在電流斷續(xù)模式，實(shí)現(xiàn)輸入功率因數(shù)校正功能。
[0010]進(jìn)一步，所述變壓器T初級繞組和次級繞組在第一開關(guān)管Q1導(dǎo)通和關(guān)斷期間均有電流流過。
[0011]進(jìn)一步，所述中間儲能電容C和輸出儲能電容C
B
的電壓為直流電壓疊加脈動(dòng)紋波電壓的工作形式，使用較小容值的非電解電容代替電解電容。
[0012]一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源的切換方法，包括以下階段：
[0013]工作模態(tài)1[t0?
t1]：在t0時(shí)刻，第一開關(guān)管Q1開通，交流電源給第一電感L1充電，中間儲能電容C給第二電感L2充電，輸出儲能電容C
B
一部分能量給勵(lì)磁電感L
m
充電，另一部分能量通過變壓器T和輔助電容C1一起給輸出濾波電感L0，輸出濾波電容C0及LED負(fù)載供電；
[0014]工作模態(tài)2[t1?
t2]：在t1時(shí)刻，第一開關(guān)管Q1關(guān)斷，交流電源和第一電感L1一起給中間儲能電容C充電，第二電感L2給輸出儲能電容C
B
充電，勵(lì)磁電感L
m
通過變壓器T給輔助電容C1充電，同時(shí)輸出濾波電感L0，輸出濾波電容C0，續(xù)流二極管D6、D4及LED負(fù)載組成續(xù)流回路，輸出濾波電感L0向輸出濾波電容C0及LED負(fù)載供電；
[0015]工作模態(tài)3[t2?
t3]：在t2時(shí)刻，第一電感L1放電結(jié)束，電感L2的電流繼續(xù)減小，勵(lì)磁電感L
m
繼續(xù)給輔助電容C1充電，同時(shí)輸出濾波電感L0繼續(xù)通過續(xù)流二極管D3、D6向輸出濾波電容C0及LED負(fù)載供電；
[0016]工作模態(tài)4[t3?
t4]：在t3時(shí)刻，第二電感L2放電結(jié)束，勵(lì)磁電感L
m
繼續(xù)給輔助電容C1充電，輸出濾波電感L0繼續(xù)通過續(xù)流二極管D3、D6向輸出濾波電容C0及LED負(fù)載供電；
[0017]工作模態(tài)5[t4?
t5]：在t4時(shí)刻，濾波電感L0放電結(jié)束，勵(lì)磁電感L
m
繼續(xù)給輔助電容C1充電，并且通過反激回路向輸出濾波電容C0及LED負(fù)載供電。
[0018]工作模態(tài)6[t5?
t6]：在t5時(shí)刻，勵(lì)磁電感L
m
放電結(jié)束，只有輸出濾波電容C0向LED負(fù)載供電。
[0019]進(jìn)一步，所述輸出儲能電容C
B
和中間儲能電容C的電壓為直流電壓疊加脈動(dòng)紋波電壓的工作形式，使用較小容值的非電解電容代替電解電容。
[0020]進(jìn)一步，所述變壓器T初級繞組和次級繞組在第一開關(guān)管Q1導(dǎo)通和關(guān)斷期間均有電流流過。
[0021]本專利技術(shù)的有益效果為：(1)一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源，儲能電容電壓設(shè)計(jì)為較大脈動(dòng)紋波電壓形式，可以使用較小容值的非電解電容如薄膜電容代替電解電容，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，包括依次連接的交流電源、輸入濾波電感L
f
、輸入濾波電容C
f
、橋式整流電路、一個(gè)Sepic電路和一個(gè)改進(jìn)的DC
?
DC變換電路；所述改進(jìn)DC
?
DC變換電路由第一開關(guān)管Q1，第二二極管D2，變壓器T，輔助電容C1，續(xù)流二極管D3、D4、D5、D6，輸出濾波電感L0，輸出濾波電容C0及LED負(fù)載組成；變壓器T初級繞組一端連接二極管D2的陰極，變壓器T初級繞組另一端連接功率因數(shù)校正單元(PFC)的輸出儲能電容C
B
的負(fù)極和第一二極管D1的正極，變壓器T次級繞組一端連接續(xù)流二極管D4的陰極和續(xù)流二級管D5的陽極，變壓器T次級繞組另一端連接輔助電容C1的正極，輔助電容C1的負(fù)極連接續(xù)流二極管D3的陰極和續(xù)流二極管D6的陽極，輸出濾波電感L0一端連接續(xù)流二級管D3的陽極，輸出濾波電感L0另一端連接續(xù)流二級管D4的陽極和輸出濾波電容C0的負(fù)極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述輸入濾波電感L
f
一端連接交流電源正極，輸入濾波電感L
f
另一端連接輸入濾波電容C
f
正極，所述濾波電容C
f
負(fù)極連接交流電源負(fù)極。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述橋式整流電路由第一二極管Dr1、第二二極管Dr2、第三二極管Dr3和第四二極管Dr4組成；所述第一二極管Dr1的陽極連接所述第四二極管Dr4的陰極，所述第三二極管Dr3的陽極連接所述第二二極管Dr2的陰極，所述第一二極管Dr1與所述第三二極管Dr3的陰極對接并與第一電感L1一端連接，所述第二二極管Dr2與所述第四二極管Dr4的陽極對接并與第一開關(guān)管Q1的源極和中間儲能電容C的負(fù)極連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述Sepic電路由第一開關(guān)管Q1，第一電感L1，輸出儲能電容C
B
，第二電感L2，第一二極管D1、中間儲能電容C組成；第一電感L1一端連接第一二極管Dr1的陰極，第一電感L1另一端連接輸出儲能電容C
B
、第二電感L2和第一開關(guān)管Q1的漏極，第一開關(guān)管Q1的漏極連接第二二極管D2的陽極，第一開關(guān)管Q1的源極連接中間儲能電容C的負(fù)極和第二二極管的陽極，中間儲能電容C的陽極連接第二電感和第一二極管D1的陰極。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低輸出紋波無電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，第一電感L1工作在電流斷續(xù)模式，實(shí)現(xiàn)輸入功率因數(shù)校正功能。6....

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：廖志凌，卞環(huán)宇，
申請(專利權(quán))人：江蘇大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：