一种复合辅助绕组TiBuck-Flyback单级LED驱动电路制造技术

本发明专利技术涉及一种复合辅助绕组TiBuck-Flyback单级LED驱动电路，包括输入电源uin、整流桥BD1、变压器Tr、功率MOS开关管S1、功率MOS开关管S2、功率二极管D1、功率二极管D2、功率二极管D3、功率二极管D4、电解电容Cs1、电解电容Cs2、电解电容Cs3、输出电容Co2、输出电感Lo、输出负载LED。本发明专利技术通过构造单级辅助TiBuck与Flyback 复合LED驱动电路及其自适应控制电路，实现高效、低纹波和恒定的电流输出等功能。

TiBuck-Flyback single stage LED driving circuit for composite auxiliary winding

The invention relates to a composite auxiliary winding of TiBuck-Flyback single stage LED driver circuit, including input power UIN, BD1, Tr, rectifier transformer MOS power switch S1 power MOS switch S2 power diode D1 power diode D2 power diode D3 power diode D4, electrolytic capacitor Cs1, electrolytic capacitor Cs2, electrolytic Cs3, the Co2 output capacitance capacitor, output inductor and output load LED Lo. The present invention is driven by a single stage TiBuck and Flyback structural auxiliary composite LED circuit and adaptive control circuit, to achieve high efficiency and low output current ripple and constant function.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及驱动电源设计领域，特别是一种复合辅助绕组TiBuck-Flyback单级LED驱动电路。
技术介绍
LED其本质上是发光二极管，其伏安特性决定了它适合于恒流工作方式。对于驱动电源的设计，首先需要选择合适的电路结构。针对不同的应用场合和要求，一般可分为单级方案和两级结构方案，两者根据应用功率场合和具体应用要求各有优缺点。两级PFC方案具有总谐波失真度(THD)小，功率因数(PF)接近单位值的优点，但是两级变换意味着采用了较多的主功率器件与控制IC，这加大了LED驱动器的成本，也影响了驱动器效率。相比之下，单级PFC方案有体积小，中小功率场合转换效率高，成本低，可靠性好的优势，但输出电流纹波较大，甚至可能有频闪问题。本专利技术复合辅助TiBuck-Flyback单级LED驱动电路将Flyback的第二绕组带中心抽头副边辅助绕组作为TiBuck电路的输入，并采用自适应控制策略，其有益之处在于：由辅助绕组构成的辅助变换器(即TiBuck电路)参与输出电流的调制，因而具有减小输出纹波的输出性能，而相对于两级电路而言，在所述自适应控制下辅助变换器在宽泛的负载范围内，始终只承担小部分功率，这意味着辅助变换器对功率器件的要求低，减小了成本，同时单级电路也有助于提高整机效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种复合辅助绕组TiBuck-Flyback单级LED驱动电路，通过构造单级辅助TiBuck与Flyback复合LED驱动电路，实现高效、低纹波和恒定的电流输出等功能。本专利技术采用以下方案实现：一种复合辅助绕组TiBuck-Flyback单级LED驱动电路，包括不控整流电路、多路输出反激电路、TiBuck电路，具体包括输入电源uin、整流桥BD1、变压器Tr、功率MOS开关管S1、功率MOS开关管S2、功率二极管D1、功率二极管D2、功率二极管D3、功率二极管D4、电解电容Cs1、电解电容Cs2、电解电容Cs3、输出电容Co2、输出电感Lo、输出负载LED；所述整流桥BD1的正向输出端连接变压器Tr的原边同名端；所述变压器Tr的原边非同名端连接功率MOS开关管S1的漏极；所述功率MOS开关管S1的源极连接到所述整流桥BD1的负向输出端；所述变压器Tr副边绕组Ns1的非同名端连接功率二极管D1的阳极；所述功率二极管D1的阴极连接电解电容CS1的正极、输出负载LED的阳极；所述变压器Tr副边绕组Ns1的同名端连接所述电解电容Cs1的负极、输出电感Lo的一端、输出电容Co2的一端；所述变压器Tr带中心抽头的副边辅助绕组Ns2绕组的非同名端连接功率二极管D2的阳极；所述功率二极管D2的阴极连接电解电容Cs2的正极、功率MOS开关管S2的漏极；所述变压器Tr带中心抽头的副边辅助绕组的Ns3绕组的同名端连接所述电解电容Cs2的负极、电解电容Cs3的负极、所述输出电容Co2的另一端、所述输出负载LED的阴极以及副边参考地；所述Ns2绕组的同名端和所述Ns3绕组的非同名端相连，形成副边辅助绕组的中心抽头；所述变压器Tr副边辅助绕组的中心抽头连接功率二极管D3的阳极；所述功率二极管D3的阳极连接所述电解电容Cs3的正极、功率二极管D4的阳极；所述功率二极管D4的阴极连接所述功率MOS开关管S2的源级、所述输出电感Lo的另一端。所述LED的阳极经过一分压电路连接至一电压补偿电路的正相输入端；所述电解电容CS2的正极和所述电解电容CS1的负极经过一差分采样电路连接至所述电压补偿电路的负相输入端；所述电压补偿电路的输出端经过光耦隔离连接至一PFC模块，生成驱动信号。进一步地，所述变压器Tr是高频变压器，其原副边同名端是反方向的。进一步地，所述带中心抽头的副边辅助绕组由绕组Ns2和绕组Ns3两部分构成。进一步地，所述功率二极管D1、功率二极管D2、功率二极管D3、功率二极管D4均为快恢复二极管。进一步地，所述功率MOS开关管S1与功率MOS开关管S2相互独立工作。进一步地，所述变压器Tr副边绕组Ns1的输出电压uo1与所述输出电容Co2的输出电压uo2同向串联，共同为输出负载LED供电。较佳的，所述变压器Tr的副边绕组Ns1的输出电压uo1的电压纹波与所述输出电容Co2的输出电压uo2的电压纹波相互抵消，使输出负载LED电压近乎零纹波。进一步地，其中TiBuck电路采用恒流控制，即采集所述LED负载的电流信号，连接至电流环电路，电流环输出信号用于生成驱动所述开关管S2的信号。进一步地，所述变压器Tr副边绕组Ns1的输出电压uo1能够自动跟随负载电压变化而变化，而所述电容Co2的输出电压uo2则始终维持在一个合适的范围内。进一步地，所述输出负载LED包括若干个串联的LED。与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果。1、输出电压uo1能够自动跟随负载电压变化而变化，而所述电容Co2的输出电压uo2则始终维持在一个合适的范围内。2、辅助变换器参与输出电流的调制，减小输出电流低频纹波。3、辅助变换器功率器件的电压应力小，系统成本降低。4、TiBuck电路只承担小部分输出功率，则相对于两级电路而言，减小了功率损耗，另外TiBuck电路的部分能量不需经过开关管，直接传递到输出侧，也具有高效的优点。5、本专利技术的Flyback的副边绕组输出电压不直接决定负载电压，因此副边电解电容取值较小。6、本专利技术因副边绕组输出电压不直接作用于负载上，系统对PFC环路的响应要求降低，因此本专利技术具有更优越的输入特性。附图说明图1是本专利技术的一种复合辅助绕组TiBuck-Flyback单级LED驱动电路原理图。图2是本专利技术的一种复合辅助绕组TiBuck-Flyback单级LED驱动电路的系统结构框图。图3是本专利技术的一种复合辅助绕组TiBuck-Flyback单级LED驱动电路在功率MOS管S1、S2均导通时的工作模态示意图。图4是本专利技术的一种复合辅助绕组TiBuck-Flyback单级LED驱动电路在功率MOS管S1导通、功率MOS管S2关断时的工作模态示意图。图5是本专利技术的一种复合辅助绕组TiBuck-Flyback单级LED驱动电路在功率MOS管S1关断、功率MOS管S2导通时的工作模态示意图。图6是本专利技术的一种复合辅助绕组TiBuck-Flyback单级LED驱动电路在功率MOS管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合辅助绕组TiBuck‑Flyback单级LED驱动电路，其特征在于：包括输入电源uin、整流桥BD1、变压器Tr、功率MOS开关管S1、功率MOS开关管S2、功率二极管D1、功率二极管D2、功率二极管D3、功率二极管D4、电解电容Cs1、电解电容Cs2、电解电容Cs3、输出电容Co2、输出电感Lo、输出负载LED；所述整流桥BD1的正向输出端连接变压器Tr的原边同名端；所述变压器Tr的原边非同名端连接功率MOS开关管S1的漏极；所述功率MOS开关管S1的源极连接到所述整流桥BD1的负向输出端；所述变压器Tr副边绕组Ns1的非同名端连接功率二极管D1的阳极；所述功率二极管D1的阴极连接电解电容CS1的正极、输出负载LED的阳极；所述变压器Tr副边绕组Ns1的同名端连接所述电解电容Cs1的负极、输出电感Lo的一端、输出电容Co2的一端；所述变压器Tr带中心抽头的副边辅助绕组Ns2绕组的非同名端连接功率二极管D2的阳极；所述功率二极管D2的阴极连接电解电容Cs2的正极、功率MOS开关管S2的漏极；所述变压器Tr带中心抽头的副边辅助绕组的Ns3绕组的同名端连接所述电解电容Cs2的负极、电解电容Cs3的负极、所述输出电容Co2的另一端、所述输出负载LED的阴极以及副边参考地；所述Ns2绕组的同名端和所述Ns3绕组的非同名端相连，形成副边辅助绕组的中心抽头；所述变压器Tr副边辅助绕组的中心抽头连接功率二极管D3的阳极；所述功率二极管D3的阳极连接所述电解电容Cs3的正极、功率二极管D4的阳极；所述功率二极管D4的阴极连接所述功率MOS开关管S2的源级、所述输出电感Lo的另一端；所述LED的阳极经过一分压电路连接至一电压补偿电路的正相输入端；所述电解电容CS2的正极和所述电解电容CS1的负极经过一差分采样电路连接至所述电压补偿电路的负相输入端；所述电压补偿电路的输出端经过光耦隔离连接至一PFC模块，生成驱动信号。...

【技术特征摘要】
1.一种复合辅助绕组TiBuck-Flyback单级LED驱动电路，其特征在
于：包括输入电源uin、整流桥BD1、变压器Tr、功率MOS开关管S1、
功率MOS开关管S2、功率二极管D1、功率二极管D2、功率二极管D3、
功率二极管D4、电解电容Cs1、电解电容Cs2、电解电容Cs3、输出电
容Co2、输出电感Lo、输出负载LED；所述整流桥BD1的正向输出端连
接变压器Tr的原边同名端；所述变压器Tr的原边非同名端连接功率
MOS开关管S1的漏极；所述功率MOS开关管S1的源极连接到所述整流
桥BD1的负向输出端；所述变压器Tr副边绕组Ns1的非同名端连接功
率二极管D1的阳极；所述功率二极管D1的阴极连接电解电容CS1的正
极、输出负载LED的阳极；所述变压器Tr副边绕组Ns1的同名端连接
所述电解电容Cs1的负极、输出电感Lo的一端、输出电容Co2的一端；
所述变压器Tr带中心抽头的副边辅助绕组Ns2绕组的非同名端连接功
率二极管D2的阳极；所述功率二极管D2的阴极连接电解电容Cs2的正
极、功率MOS开关管S2的漏极；所述变压器Tr带中心抽头的副边辅
助绕组的Ns3绕组的同名端连接所述电解电容Cs2的负极、电解电容
Cs3的负极、所述输出电容Co2的另一端、所述输出负载LED的阴极以
及副边参考地；所述Ns2绕组的同名端和所述Ns3绕组的非同名端相
连，形成副边辅助绕组的中心抽头；所述变压器Tr副边辅助绕组的中
心抽头连接功率二极管D3的阳极；所述功率二极管D3的阳极连接所
述电解电容Cs3的正极、功率二极管D4的阳极；所述功率二极管D4的阴极连接所述功率MOS开关管S2的源级、所述输出电感Lo的另一

\t端；所述LED的阳极经过一分压电路连接至一电压补偿电路的正相输
入端；所述电解电容CS2的正极和所述电解电容CS...

【专利技术属性】
技术研发人员：林维明，吴南冰，李银宝，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35