一种面向分段式LED驱动系统的负载优化方法技术方案

一种面向分段式LED驱动系统的负载优化方法，包括四个步骤的LED负载组合M1至Mn的优化过程，采用先逐步缩小LED负载组合可选范围再遍历的策略，既可减少了遍历次数，又可保证在宽输入电压范围内系统综合性能近似最优，实现负载优化速度和效果的提升，负载优化结果可令宽输入电压范围工作的分段式LED驱动系统在满足电路成本及尺寸、PF、THDi、输入电流谐波标准等要求的前提下实现效率最高。

【技术实现步骤摘要】
一种面向分段式LED驱动系统的负载优化方法
本专利技术涉及一种负载优化方法，主要面向宽输入电压范围的分段式LED驱动系统。
技术介绍
如图1所示，一种常见的分段式LED驱动系统由单相整流电路、电子开关1至电子开关N、函数发生器、分段控制器、受控电流源、LED串1至LED串N组成。单相整流电路的输入电压vac和输出电压满足Vac为vac的有效值，T为周期。分段控制器根据vo的值决定LED串1至LED串N的接入状态，由其端口e1至en分别控制电子开关1至电子开关N的通断状态。函数发生器是受控电流源的控制源，产生单相整流电路输入电流iac的包络函数f(vac)，f(vac)与vac相关。假设LED工作电压vj是LED串J的端口lj+至LED串1的端口l1-的电压差，LED导通电压Vj是LED串1至LED串J的总导通压降，LED工作电流ij是经电子开关J流入LED串J的电流，J的取值范围为1至N，j的取值范围是1至n。如图2所示，当Vj<|vac|<Vj+1时，唯有电子开关J处于导通状态，而其余所有的电子开关均处于关断状态，LED串1至LED串J均导通。此时，ij≈|iac|≈A(vac)×f(vac)，A(vac)为受控电流源的比例系数，A(vac)与vac相关。进一步可知，输入电流iac、相位系数m、LED导通电压Vj、LED总颗数M分别满足：式中VLED为单颗LED的平均导通压降，Mi为LED串I中的LED颗数。假设LED总串数N和LED总颗数M都确定，当M>N时，可能的LED负载组合M1至Mn的数目将多达如果仅采用遍历的方法，从个LED负载组合中筛选出系统综合性能(如：功率因数PF、输入电流总谐波畸变率THDi、输入电流的x次谐波分量Iac(x)、效率η、电路成本及尺寸等)最优或近似最优的一组，那么在M>>N且N较大的情况下这将是件很耗费时间的事情。但是，如果只是简单地采用平均分布的方法，即Mj≈M/N，j的取值范围为1至n，那么在N较小的情况下这将无法确保系统的综合性能达到最优或近似最优。
技术实现思路
为了克服单一遍历或平均分布方法在为分段式LED驱动系统配置负载的应用中表现出的不足，即无法兼顾优化速度和优化效果，本专利技术提供一种面向分段式LED驱动系统的负载优化方法，采用先逐步缩小LED负载组合可选范围再遍历的策略，既可减少遍历次数，又可保证在宽输入电压范围内系统综合性能近似最优，实现负载优化速度和效果的提升。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种面向分段式LED驱动系统的负载优化方法，包括四个步骤的LED负载组合M1至Mn的优化过程，步骤一：根据输入电压下限Vac_min、输入电压上限Vac_max、电路成本及尺寸的要求，确定LED总串数N、仅在范围内导通的LED串数X、LED导通电压Vn-x至Vn、LED总颗数M以及LED串N-X+1中的LED颗数Mn-x+1至LED串N中的LED颗数Mn，其中vac为输入电压且Vac为vac的有效值，Vn-x至Vn、M以及Mn-x+1至Mn分别满足：式中ΔV为电压冗余量，VLED为单颗LED的平均导通压降，Mk为LED串K中的LED颗数，N-X+1≤K≤N，n-x+1≤k≤n。步骤二：根据功率因数PF、输入电流总谐波畸变率THDi以及输入电流谐波标准的要求，在输入电压Vac_min至Vac_max的范围内确定满足要求的相位系数m、LED导通电压V1以及LED串1中的LED颗数M1，输入电流iac、m、V1、M1分别满足：式中vac为输入电压，T为周期，t为时间，f(vac)为iac的包络函数，A(vac)为iac的比例系数，y为整数，VLED为单颗LED的平均导通压降。步骤三：在特定的输入电压条件下，即Vac＝Vac_certain，(例如：Vac_certain＝Vac_min或Vac_max)，考察与所有可能的LED负载组合M2至Mn-x对应的效率η，取最高的L个效率η_maxL，粗选出对应的L组LED导通电压组合V2至Vn-x-1和L组LED负载组合M2至Mn-x，其中V2至Vn-x-1以及M2至Mn-x满足：式中VLED为单颗LED的平均导通压降，Mk为LED串K中的LED颗数，2≤K≤N-X，2≤k≤n-x。步骤四：在标称的输入电压条件下，即Vac＝Vac_rating，考察与所述L组LED负载组合M2至Mn-x对应的效率η，取最高效率η_max，精选出对应的1组LED导通电压组合V2至Vn-x-1和1组LED负载组合M2至Mn-x，完成整个LED负载组合M1至Mn的优化过程。进一步，所述步骤一的处理过程为：(1.1)根据Vac_min、Vac_max、电路成本及尺寸的要求和设定的ΔV，确定N、X和Vn-x；(1.2)在至的范围内采用平均分布的方法确定Vn-x+1至Vn；(1.3)根据VLED，计算M和Mn-x+1至Mn。再进一步，所述步骤二的处理过程为：(2.1)根据f(vac)和A(ac)，在Vac＝Vac_certain条件下采用扫描m的方法确定满足PF、THDi以及输入电流谐波标准要求的m上限m_max；(2.2)根据设定的相位系数冗余量Δm，取m＝m_max-Δm，计算V1和M1；(2.3)考察Vac_min至Vac_max的范围内所述V1能否令输入电流iac满足PF、THDi以及输入电流谐波标准要求，其中iac满足：(2.4)若满足要求，进行步骤三；若不满足要求，则调整Δm，重复所述(2.2)。所述步骤三的处理过程为：(3.1)采用遍历的方法，计算Vac＝Vac_certain条件下与所有可能的LED负载组合M2至Mn-x对应的η；(3.2)筛选出η_maxL，获得对应的L组LED导通电压组合V2至Vn-x-1和L组LED负载组合M2至Mn-x。所述步骤四的处理过程为：(4.1)采用遍历的方法，计算Vac＝Vac_rating条件下与所述L组LED负载组合M2至Mn-x对应的η；(4.2)筛选出η_max，获得对应的1组LED导通电压组合V2至Vn-x-1和1组LED负载组合M2至Mn-x。另一种优选方案，所述步骤二的处理过程为：(2.1)根据f(vac)和A(ac)，在Vac_min至Vac_max的范围内采用扫描m的方法确定满足PF、THDi以及输入电流谐波标准要求的m上限m_max；(2.2)根据设定的相位系数冗余量Δm，取m＝m_max-Δm，计算V1和M1。本专利技术的技术构思为：面向分段式LED驱动系统，采用先逐步缩小LED负载组合可选范围再遍历的策略，既可减少遍历次数，又可保证在宽输入电压范围内系统综合性能近似最优，实现负载优化速度和效果的提升。本专利技术的有益效果主要表现在：LED负载组合的优化结果可令宽输入电压范围工作的分段式LED驱动系统在满足电路成本及尺寸、PF、THDi、输入电流谐波标准等多项要求的前提下实现效率最高，同时优化过程中的遍历次数从下降至附图说明图1是一种常见的分段式LED驱动系统。图2是图1所示分段式LED驱动系统的典型波形图。图3是本专利技术的方法步骤图。图4是本专利技术的方法效果图。图5是本专利技术实施例1的细化流程图。图6是本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向分段式LED驱动系统的负载优化方法，其特征在于：所述负载优化方法包括以下步骤：步骤一：根据输入电压下限Vac_min、输入电压上限Vac_max、电路成本及尺寸的要求，确定LED总串数N、仅在

【技术特征摘要】
1.一种面向分段式LED驱动系统的负载优化方法，其特征在于：所述负载优化方法包括以下步骤：步骤一：根据输入电压下限Vac_min、输入电压上限Vac_max、电路成本及尺寸的要求，确定LED总串数N、仅在范围内导通的LED串数X、LED导通电压Vn-x至Vn、LED总颗数M以及LED串N-X+1中的LED颗数Mn-x+1至LED串N中的LED颗数Mn，其中vac为输入电压且Vac为vac的有效值，Vn-x至Vn、M以及Mn-x+1至Mn分别满足：式中ΔV为电压冗余量，VLED为单颗LED的平均导通压降，Mk为LED串K中的LED颗数，N-X+1≤K≤N，n-x+1≤k≤n；步骤二：根据功率因数PF、输入电流总谐波畸变率THDi以及输入电流谐波标准的要求，在输入电压Vac_min至Vac_max的范围内确定满足要求的相位系数m、LED导通电压V1以及LED串1中的LED颗数M1，输入电流iac、m、V1、M1分别满足：式中vac为输入电压，T为周期，t为时间，f(vac)为iac的包络函数，A(vac)为iac的比例系数，y为整数，VLED为单颗LED的平均导通压降；步骤三：在特定的输入电压条件下，即Vac＝Vac_certain，考察与所有可能的LED负载组合M2至Mn-x对应的效率η，取最高的L个效率η_maxL，粗选出对应的L组LED导通电压组合V2至Vn-x-1和L组LED负载组合M2至Mn-x，其中V2至Vn-x-1以及M2至Mn-x满足：式中VLED为单颗LED的平均导通压降，Mk为LED串K中的LED颗数，2≤K≤N-X，2≤k≤n-x；步骤四：在标称的输入电压条件下，即Vac＝Vac_rating，考察与所述L组LED负载组合M2至Mn-x对应的效率η，取最高效率η_max，精选出对应的1组LED导通电压组合V2至Vn-x-1和1组LED负载组合M2至Mn-x，完成整个LED负载组合M1至Mn的优化过程。2.如权利要求1所述的一种面向分段式LED驱动系统的负载优化方法，其特征在于：所述步骤一的处理过程为：(1.1)根据Vac_mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33