[发明专利]离线式照明驱动系统

说明书

本发明公开了一种离线式照明驱动系统，它包括EMI输入滤波器和辅助电源，还包括PFC 电路和多串隔离变压器LLC电路；所述EMI输入滤波器连接所述PFC 电路；所述PFC 电路连接所述多串隔离变压器LLC电路；所述辅助电源与所述PFC 电路连接；所述多串隔离变压器LLC电路连接LED负载。相比传统的高功率（>100W）的AC/DC 外加多个恒流DC/DC 转换器的LED 照明驱动，本发明的两级拓扑结构具有更高的效率以及更低的系统成本。采用磁平衡技术驱动多串LED 负载能使系统具有高效和可靠特性。

技术领域

本发明涉及照明驱动技术领域，具体涉及一种离线式照明驱动系统。

背景技术

当今，LED 技术作为一种更有潜力的照明技术，正逐步取代低效能白炽灯和汞基荧光灯。在日常LED 照明应用中，高功率(>100W)离线型LED 照明系统与高压钠灯和节能灯（CFL）这类传统灯具相比更加节能、环保且具有更长的使用寿命。对于专业型高功率LED 照明系统而言，其目标市场定位于室外LED 路灯和其他商用高功率LED 灯。为保证每个 LED具有相同的亮度, 应为驱动系统提供恒定电流。通常，对额定功率超过65W 的系统， LED矩阵中将会包含多串并联的LED 负载。而且，每串负载都应由恒定电流源控制并且流经每串负载的电流应相同，以确保相同的系统亮度。此外，电源系统还应该保证输入电流具有相同相位和正弦AC 输入波形。因此，需要功率因数校正电路降低电流谐波。

除了上述提到的，效率和可靠性对高功率LED 照明系统也非常的重要。高效率不仅是为节能，还是系统本身的要求。在LED 照明系统设计中散热设计是一个重要课题，因为热量会使得电源环境温度升高，所以高效率的LED 驱动系统将有助于系统可靠性和散热性能。

传统的高功率离线型LED 照明驱动三级拓扑结构。该结构中，由PFC 电路提供正弦波输入电流。BOOST 升压拓扑结构目前是PFC 电路的最佳选择，以此种方式应用于85V~264Vac 的宽输入电压，PFC 电路的输出将会高于输入电压的峰值。故通常选择380VDC 到400VDC 输出电压。由于PFC 输出电压太高并且是非隔离式的，所以需要采用具有隔离式变压器的PWM 变换电路。通常情况下，半桥式LLC 谐振转换器因其具有高效率和良好的抗干扰性能而常被使用。隔离式DC/DC 电路会产生直流电压来驱动LED 模块，该电路环节的输出电压是由LED 负载个数和下一级恒流控制电路所决定（一般低于标准安全电压60Vdc）。每串LED 负载将有一个独立的恒流非隔离DC/DC 变换去调节流经LED 的电流。对于最常见的高亮度LED，电流的规格为从350mA 到750mA。由此，我们就可以得到一个传统的高功率离线型LED 照明驱动电源拓扑，它由三部分组成：PFC，隔离PWM 变换以及非隔离DC/DC 变换。

尽管传统高功率离线型LED 照明驱动系统能够获得良好的性能，但仍有以下不足：

1. 效率。传统结构为三级电路拓扑结构，其中包括PFC 电路，隔离式PWM 和非隔离式DC/DC。各级电路的最优效率分别为：PFC 电路97%，隔离式PWM 电路96%，非隔离式DC/DC 电路95%。所以系统的效率的最大值约为88%。当然，有很多的方法能够进一步的提高效能，例如：利用同步整流器控制隔离式LLC 电路和DC/DC 电路，但是这些方法会使成本进一步增加。

2. 成本。由图1 可见，每串LED 负载中有多个DC/DC 电路环节，那么该电路中会使用多个控制器、电感器和电容器，则将会使成本增加。

3. 可靠性。传统型LED 照明拓扑结构有多个外部元件，这会严重的影响性能。

4. EMI。因为多重开关LED 驱动器将在非隔离DC/DC 电路环节中产生额外的高频开关噪声，因此会影响LED 照明系统传导和辐射EMI 的测试结果。为满足EMI 标准要求就需要在EMI 设计方面做更多的努力，例如：在开关点处设置RC

发明内容