[实用新型]一种Buck-Boost型单开关多路恒流开关变换器

说明书

本实用新型公开了一种Buck‑Boost型单开关多路恒流开关变换器。该开关变换器由前级Buck‑Boost功率因数校正(power factor correction，PFC)变换器与后级谐振式多路均流输出DC‑DC变换器通过一个有源开关整合而成，简化了拓扑结构和控制回路。该开关变换器利用谐振电容的电荷平衡实现了多路输出的均流控制，因此只需控制其中一条输出支路的电流，其它输出支路可实现自动均流。利用宽带宽电压模式控制环路，消除了Buck‑Boost PFC变换器输出电压纹波对各输出支路的影响，即实现了多路低电流纹波输出。

技术领域

本实用新型涉及LED驱动器领域，特别适用于需要功率因数校正及多路均流输出的应用场景。

背景技术

发光二极管（light emitting diode，LED）与传统照明灯相比，具有效率高、寿命长、无污染、重量轻、体积小等优点，目前正广泛地取代传统的照明，比如荧光灯、白炽灯和卤素灯。国际谐波标准IEC61000-3-2对照明设备输入电流谐波有一系列要求，因此，具有功率因数校正(power factor correction，PFC)功能的LED驱动器技术近些年也被广泛关注。

在现实应用场景中，为了达到相应的亮度要求和合适的端电压，通常将多颗LED串并联使用。但是由于单颗LED的特性差异，每颗LED的正向压降会有所不同。此外，由于LED正向电压的负温度系数特性会加剧对每个LED串的电流不平衡问题，从而导致LED照明系统寿命的缩短以及严重的亮度不均衡。因此，需要对多路并联的LED串进行电流均衡控制。

常用的均流方法包括无源均流和有源均流技术。相比于有源均流技术，基于电容电荷平衡的无源均流技术具有高功率密度和损耗小等优点。

图1所示拓扑是一种基于电容电荷平衡单开关多路均流的方法，但在减少了开关管数量和电路体积的同时也带来了新的问题，即输入电流存在死区且输出电流的纹波较大。

图2拓扑解决了单路低纹波输出的问题，要想扩展成多路输出还需增加变压器绕组，增加了LED驱动器的复杂度。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种谐振式单开关多路低纹波输出开关变换器如图3所示。通过单有源开关将前级Buck-Boost PFC变换器与后级谐振式多路均流输出DC-DC变换器进行整合，简化了拓扑结构和控制回路。该开关变换器利用谐振电容的电荷平衡实现了对多路输出的均流控制，因此只需控制其中一条输出支路的电流，其它所有输出支路就能自动实现均流。利用宽带宽电压模式控制环路，消除了Buck-Boost PFC变换器输出电压纹波对各输出支路的影响，即实现了多路低电流纹波输出。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种Buck-Boost型单开关多路恒流开关变换器，其特征在于，其功率回路主要器件有：二极管整流桥，输入滤波电感L_f，输入滤波电容C_f，功率开关管S，续流二极管D₁、D₂、D₃，电感L_B、L_m，电容C_B，谐振电容C_r1、C_r2和输出电容C₁、C₂、C₃；