大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源及其设计方法技术

本发明专利技术提供了一种大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源，包括功率电感L、PWM调制电路A1、PWM调制电路A2、续流二极管D、电源负载RL、滤波电容C、开关管T和电源DC，其中，所述电源DC的正极与所述功率电感L的一端连接，所述功率电感L的另一端与所述续流二极管D的正极输入端连接，所述续流二极管D的负极输出端分别与所述电源负载RL的一端、滤波电容C的一端连接，所述电源负载RL的另一端、滤波电容C的另一端分别与所述电源DC的负极连接，所述电源负载RL、滤波电容C相并联。本发明专利技术还提供了一种如上述任一项所述的大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源的设计方法。本发明专利技术的有益效果是：具有成本低廉、转换效率高、可靠性高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及驱动电源，尤其涉及一种大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源及其设计方法。
技术介绍
近年来随着太阳能光伏发电技术和LED照明技术的发展，太阳能LED路灯已进入了城市照明领域。太阳能LED路灯无需铺设电缆电线，无需交流电能和电费等特点，具有节能、经济、环保和实用等特点。LED是一种半导体发光器件，其寿命极易受到温度影响。为了延长太阳能LED路灯的使用寿命，要采用恒流驱动电源来驱动太阳能LED灯。目前大多数的恒流驱动电源存在着电路设计复杂、可靠性低、转换效率不高、价格比昂贵等缺点。因此，研发成本低廉、转换效率高、可靠性高的恒流驱动电源具有重大的实现意义。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种成本低廉、转换效率高、可靠性高的大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源及其设计方法。本专利技术提供了一种大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源，包括功率电感L、PWM调制电路A1、PWM调制电路A2、续流二极管D、电源负载RL、滤波电容C、开关管T和电源DC，其中，所述电源DC的正极与所述功率电感L的一端连接，所述功率电感L的另一端与所述续流二极管D的正极输入端连接，所述续流二极管D的负极输出端分别与所述电源负载RL的一端、滤波电容C的一端连接，所述电源负载RL的另一端、滤波电容C的另一端分别与所述电源DC的负极连接，所述电源负载RL、滤波电容C相并联，所述开关管T的源极与所述电源DC的负极连接，所述开关管T的漏极连接于所述功率电感L、续流二极管D之间，所述开关管T的栅极与所述PWM调制电路A2的输出端连接，所述PWM调制电路A2的正极输入端与所述PWM调制电路A1的输出端连接，所述PWM调制电路A1的负极输入端连接于所述续流二极管D、电源负载RL之间。作为本专利技术的进一步改进，所述PWM调制电路A1、PWM调制电路A2产生开关电压Ug，开关管T在开关电压Ug的作用下，断开和闭合。作为本专利技术的进一步改进，当开关管T闭合时，续流二极管D反偏而截止。作为本专利技术的进一步改进，当开关管T断开时，续流二极管D正偏而导通。本专利技术还提供了一种如上述任一项所述的大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源的设计方法，包括以下步骤：当开关管T闭合时，流过功率电感L上的电流性线增大，这时功率电感L储能，功率电感L上电压表示为UL=Uin=LdiLdt---(1)]]>对(1)式两边进行积分,整理得到功率电感L的电流iL增量ΔiL1=1L∫0TONUindt=1LUinTON---(2)]]>其中,TON为开关闭合时间，当开关管T断开时，流过功率电感L上的电流性线变小，功率电感L放能,电流iL减少量表示为ΔiL2=1L∫0TOFF(Uo-Uin)dt=1L(UO-Uin)TOFF---(3)]]>其中，TOFF为开关断开时间；当电路工作在稳态时,功率电感L上的电流的变化量相等,即(2)式等于(3)式，所以有UinTON＝(UO-Uin)TOFF(4)令D1＝TON/TS,D2＝TOFF/TS,TS为开关周期,利用D1+D2＝1关系式，可得到输出电压与输入电压的关系UoUin=11-D1=1D2---(5)]]>由(2)式，得到电感纹波电流、开关频率和电感之间的关系为ΔiL1=1LfsUinD1---(6)]]>(6)式表明，功率电感L的纹波电流大小与输入电压Uin和占空比D1成正比与电感量L和开关频率fs成反比,(6)式是选定电感量的重要的理论依据；当转换器工作在稳态时，转换器的输入电功率与输出电功率相等UinILA＝UOIO(7)其中,ILA电感上的平均输入电流,IO为输出平均电流，把(5)代入(7)式得电感上的平均输入电流表达式ILA=IO(1-D1)---(8)]]>(8)式表明,功率电感L的平均电流与输出平均电流成正比,与(1-D1)成反比,因(1-D1)小于1,所以ILA大于IO；根据转换电路的电流关系，电容两端的纹波电压为ΔUO=18LCfs2UOD1D2---(9)]]>(9)式是选定开关电源中的滤波电容C的容量理论依据，在设计过程中，LC一定满足LC>18fs2ΔUOUOD1D2---(10).]]>本专利技术的有益效果是：通过上述方案，具有成本低廉、转换效率高、可靠性高的优点。附图说明图1是本专利技术一种大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源的电路图。图2是本专利技术一种大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源的开关管T闭合时的等效电路图。图3是本专利技术一种大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源的开关管T断开时的等效电路图。图4是本专利技术一种大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源的示例图。图5是Boost升压型开关电源的升压比与转换效率的拟合曲线图。具体实施方式下面结合附图说明及具体实施方式对本专利技术进一步说明。如图1至图3所示，本专利技术利用Boost开关电源技术和嵌入式技术，设计基于连续工作模式的太阳能LED照明路灯恒流驱动电源，具有设计电路简单，成本低廉和转换率高等优点，有较好的市场价值。如图1至图3所示，一种大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源，为Boost升压型开关电源，包括功率电感L、PWM调制电路A1、PWM调制电路A2、续流二极管D、电源负载RL、滤波电容C、开关管T和电源DC，其中，所述电源DC的正极与所述功率电感L的一端连接，所述功率电感L的另一端与所述续流二极管D的正极输入端连接，所述续流二极管D的负极输出端分别与所述电源负载RL的一端、滤波电容C的一端连接，所述电源负载RL的另一端、滤波电容C的另一端分别与所述电源DC的负极连接，所述电源负载RL、滤波电容C相并联，所述开关管T的源极与所述电源DC的负极连接，所述开关管T的漏极连接于所述功率电感L、续流二极管D之间，所述开关管T的栅极与所述PWM调制电路A2的输出端连接，所述PWM调制电路A2的正极输入端与所述PWM调制电路A1的输出端连接，所述PWM调制电路A1的负极输入端连接于所述续流二极管D、电源负载RL之间。如图1至图3所示，所述PWM调制电路A1、PWM调制电路A2产生开关电压Ug，开关管T在开关电压Ug的作用下，断开和闭合。如图2所示，当开关管T闭合时，续流二极管D反偏而截止。如图3所示，当开关管T断开时，续流二极管D正偏而导通。本专利技术提供的一种大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源的性能指标如下：现在分析性能指标，在图2中，当开关管T闭合时，流过功率电感L上的电流性线增大，这时功率电感L储能，功率电感L上电压表示为UL=Uin=LdiLdt---(1)]]>对(1)式两边进行积分,整理得到功率电感L的电流iL增量ΔiL1=1L∫0TONUindt=1LUinTO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源，其特征在于：包括功率电感L、PWM调制电路A1、PWM调制电路A2、续流二极管D、电源负载RL、滤波电容C、开关管T和电源DC，其中，所述电源DC的正极与所述功率电感L的一端连接，所述功率电感L的另一端与所述续流二极管D的正极输入端连接，所述续流二极管D的负极输出端分别与所述电源负载RL的一端、滤波电容C的一端连接，所述电源负载RL的另一端、滤波电容C的另一端分别与所述电源DC的负极连接，所述电源负载RL、滤波电容C相并联，所述开关管T的源极与所述电源DC的负极连接，所述开关管T的漏极连接于所述功率电感L、续流二极管D之间，所述开关管T的栅极与所述PWM调制电路A2的输出端连接，所述PWM调制电路A2的正极输入端与所述PWM调制电路A1的输出端连接，所述PWM调制电路A1的负极输入端连接于所述续流二极管D、电源负载RL之间。

【技术特征摘要】
1.一种大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源，其特征在于：包括功率
电感L、PWM调制电路A1、PWM调制电路A2、续流二极管D、电源负载RL、
滤波电容C、开关管T和电源DC，其中，所述电源DC的正极与所述功率
电感L的一端连接，所述功率电感L的另一端与所述续流二极管D的正
极输入端连接，所述续流二极管D的负极输出端分别与所述电源负载RL的一端、滤波电容C的一端连接，所述电源负载RL的另一端、滤波电容
C的另一端分别与所述电源DC的负极连接，所述电源负载RL、滤波电容
C相并联，所述开关管T的源极与所述电源DC的负极连接，所述开关管
T的漏极连接于所述功率电感L、续流二极管D之间，所述开关管T的栅
极与所述PWM调制电路A2的输出端连接，所述PWM调制电路A2的正极输
入端与所述PWM调制电路A1的输出端连接，所述PWM调制电路A1的负极
输入端连接于所述续流二极管D、电源负载RL之间。
2.根据权利要求1所述的大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源，其特
征在于：所述PWM调制电路A1、PWM调制电路A2产生开关电压Ug，开关
管T在开关电压Ug的作用下，断开和闭合。
3.根据权利要求2所述的大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源，其特
征在于：当开关管T闭合时，续流二极管D反偏而截止。
4.根据权利要求2所述的大功率太阳能LED照明路灯恒流驱动电源，其特
征在于：当开关管T断开时，续流二极管D正偏而导通。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的大功率太阳能LED照明路灯恒流驱
动电源的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
当开关管T闭合时，流过功率电感L上的电流性线增大，这时功率电
感L储能，功率电感L上电压表示为
UL=Uin=LdiLdt---(1)]]>对(1)式两边进行积分,整理得到功率电感L的电流iL增量
&D...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀增，
申请(专利权)人：广西民族师范学院，
类型：发明
国别省市：广西;45