[发明专利]一种三相无电解电容LED电源的拓扑电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED驱动电源技术领域，更具体地说，涉及一种三相无电解电容LED电源的拓扑电路及其控制方法。

背景技术

由于LED具有节能环保、寿命长、应用广泛等诸多优势，世界主要国家和地区均大力发展LED产业。目前，全球LED产业已经进入快速发展期，2013年全球LED市场规模为124亿美元，2020年将达到1500亿美元规模左右。LED的广泛应用也对LED的驱动电源提出了更高要求。

一方面，由于LED灯管采用发光二极管，通过的是直流电流，因此LED的驱动电源需要具有PFC(功率因数矫正)功能，并具备较高的功率因数；另一方面，LED的光通量是靠流过的直流电流控制的(LED灯管主要由发光二极管组成)，因此LED的驱动电源必须具备恒功率输出的功能，否则就会导致通过LED的直流电流不稳定，从而不能得到恒定的光通量，大大影响LED灯的照明。

一般来说，在LED驱动电源的输出端采用大容量的电解电容可以解决功率波动的问题。但电解电容的平均寿命小于10000小时，而LED灯的平均寿命大于100000小时，电解电容的使用大大限制了LED灯的使用寿命。所以，去除电解电容对于LED驱动电源有着重要的实际意义。

目前，比较流行的无电解电容的LED驱动电源的方法大致有以下几种：

1)增加PFC级与DC/DC级电容上的电压波动，使用薄膜电容代替电解电容，如“Means of Eliminating Electrolytic Capacitor in AC/DC Power Supplies for LED Lightings”[J],IEEE Transactions on Power Electronics,2009,24(5):1399-1408，这种方法要求输出的电压尽可能的高，而且是两级电路拓扑结构，驱动电源的效率会降低；

2)通过开关控制加入一定量的谐波到电网中，使用脉冲电流控制LED的光通量，如“A Method of Reducing the Peak-to-Average Ratio of LED Current for Electrolytic Capacitor-Less AC –DC Drivers”[J],IEEE Transactions on Power Electronics,2010,25(3):592-601，但这种方法会出现100Hz的频闪，人长期在这种灯光下工作会产生疲劳，而且这种方法也在一定程度上降低了电路的功率因数；

3)通过增加辅助元件和辅助电路达到功率耦合，如“A Novel Valley-Fill SEPIC-Derived Power Supply Without Electrolytic Capacitor for LED Lighting Application”[J],IEEE Transactions on Power Electronics,2012,27(6):3057-3071，这种方法是通过功率耦合，减小输出电容的容值，从而使得电路中可以采用薄膜电容，达到去除电解电容的目的。

上述几种方法基本上都采用减小平衡功率输出电容的容值，从而使用小容量的薄膜电容来代替电解电容的方案，适合小功率的LED电源。但当采用大功率LED灯进行照明时，由于功率等级增加，平衡功率的电容值也需要随之增大，小容量的薄膜电容已无法满足大功率LED驱动电源的需要。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种三相无电解电容LED电源的拓扑电路及其控制方法，本发明提供的技术方案适用于大功率的三相LED驱动电源，具有较高的功率因数，且无需大容量的电解电容。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种三相无电解电容LED电源的拓扑电路，包括三相交流电源、EMI滤波器、单相整流桥、单相PFC电路和控制单元，三相交流电源的A相输出端依次与EMI滤波器、单相整流桥、单相PFC电路相连；所述的控制单元采样单相PFC电路的输入电压、输入电流以及输出电流，经过计算产生占空比信号控制单相PFC电路；三相交流电源的B相、C相与A相设置相同，三个单相PFC电路的输出端并联后连接LED负载。