[发明专利]单级AC-DC多输出无电解电容大功率LED驱动电路

说明书

本发明涉及一种单级AC‑DC多输出无电解电容大功率LED驱动电源及控制方法，包括输入滤波电路、无桥Boost PFC电路、半桥LLC谐振电路和LED负载；无桥Boost PFC电路与半桥LLC谐振电路通过共用两个开关管集成为单级结构，多串隔离变压器LLC转换器驱动LED负载；LED驱动电路采用PFM和PWM变占空比技术共同控制的策略，在这种控制策略下，功率因数提高，直流母线电压降低，输出电压纹波减少，电路所需电容容量有效减少，从而采用寿命长的陶瓷电容取代电解电容以延长驱动电源寿命；本发明所提电路与控制策略具有效率高、功率因数高、器件数量少、成本低、直流母线电压低、无电解电容等优点。

技术领域

本发明涉及一种电源变换电路，特别涉及一种单级AC-DC多输出无电解电容大功率LED驱动电路。

背景技术

传统的大功率多路输出LED照明驱动电路共包含三级结构：第一级为功率因数校正电路单元，正弦交流电通过整流桥接PFC电路，由PFC电路提供正弦波输入电流。第二级为DC-DC变换单元，为后级电路提供恒定直流电压来驱动LED模块。第三级为电流均衡单元，通过调节每串LED负载的电流来实现多路LED串的亮度一致。传统三级LED照明驱动电路存在结构复杂、器件数目多、整体效率低和电解电容等问题。效率低导致LED驱动电源发热严重，电源器件极易损坏；相对于LED灯珠十万小时的使用寿命，电解电容的使用寿命不足一万小时，与LED自身寿命差距悬殊。电解电容的存在会严重影响电路可靠性，缩短装置的使用寿命。目前，关于大功率LED驱动电路的研究主要集中在以下两个方面：其一为提高效率，减小体积；其二为去电解电容设计。

发明内容

本发明是针对LED驱动电源提高效率与去电解电容的问题，提出了一种单级AC-DC多输出无电解电容大功率LED驱动电路，具有效率高、功率因数高、器件数量少、成本低、直流母线电压低、无电解电容等优点。

本发明的技术方案为：一种单级AC-DC多输出无电解电容大功率LED驱动电路，交流电源V_in依次通过输入滤波电路、无桥Boost功率因数校正电路和半桥LLC谐振电路，半桥LLC谐振电路输出接LED负载；无桥Boost功率因数校正电路与半桥LLC谐振电路连接，并且两个电路共用两个开关管；通过反馈回路采集流经LED负载的电流值I_out与参考值I_ref进行比较，得到的误差值经PI调节后送入压控振荡器输出正弦波信号；采集无桥Boost功率因数校正电路与半桥LLC谐振电路连接处直流母线电压值V₀，V₀与参考值V_ref的比较误差输入PI调节器，PI调节器输出占空比调节系数D₀和对应拟合占空比D₁的幅值；采样输入交流电压绝对值|V_in|和直流母线电压值V₀计算得到拟合占空比D₁相位，拟合占空比D₁相位与拟合占空比D₁的幅值输入乘法器，乘法器输出进入限幅器，限幅器输出与压控振荡器输出的正弦波信号经过比较器进行比较后得到PWM信号，PWM信号添加死区时间送到共用两个开关管Q₁和Q₂控制端。

所述半桥LLC谐振电路包括多串变压器，每个变压器的次级两端分别输出到两串独立的LED负载。

本发明的有益效果在于：本发明单级AC-DC多输出无电解电容大功率LED驱动电路，该驱动电路通过共用两个开关管集成无桥Boost PFC与半桥LLC谐振变换电路，采用多串LLC谐振转换器实现LED的多通道输出，有效降低了电路的成本和体积，同时提高了运行效率；采用脉冲频率调制(PFM)和脉冲宽度调制(PWM)变占空比技术共同控制的策略提高电路功率因数，降低直流母线电压，从而避免高压输入造成电路器件的损坏；输出电压纹波明显减少，稳压滤波电容容量需求也大大减小，为采用电容值较小的陶瓷电容取代电解电容提供支撑，避免电解电容寿命较短造成驱动电源整体寿命较短的问题，保障了驱动电源的可靠性。