一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源及控制方法技术

本发明专利技术涉及一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源及控制方法。所述LED驱动电源，包括交流输入电源，整流电路，耦合电感T，第一开关管Q1、第二开关管Q2，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4，辅助储能电容C

【技术实现步骤摘要】
一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源及控制方法


[0001]本专利技术涉及一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源及控制方法。

技术介绍

[0002]LED光源由于具有高效、节能、环保和长寿命等优点，被广泛应用在家用、商业和工业照明等领域。驱动电源是LED照明不可或缺的部件，它是保证LED发光品质和整体性能的关键。因此发展与LED光源相匹配的具有高功率因数和长寿命的LED驱动电源必不可少。
[0003]在单级高功率因数的LED驱动电源中，为了平衡交流输入功率和直流输出功率之间的脉动功率，一般需要一个容量较大的电解电容。电解电容的寿命一般约为5千小时，远低于8～10万小时长寿命的LED灯，因此电解电容成为影响LED驱动电源寿命的主要因素。并且电解电容体积较大，限制了驱动电源功率密度进一步提高。而其他种类电容容值一般较小，无法简单替换电解电容。因此研究无电解电容LED驱动电源，对提高用电质量，延长LED灯具的使用寿命具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源及控制方法，本专利技术LED驱动电源具有功率因数高、开关管电压应力小、控制简单和寿命长等优点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源，包括交流输入电源，整流电路，耦合电感T，第一开关管Q1、第二开关管Q2，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4，辅助储能电容C
s
，输出滤波电容C
o
和LED负载；交流输入电源的两输出端分别与整流电路的两输入端连接，整流电路的正极输出端与D1的阳极连接，整流电路的负极输出端与Q1的第一端、Q2的第二端、C
o
的一端、LED负载的一端连接，D1的阴极与D2的阴极、耦合电感T的原边一端连接，D2的阳极与D3的阴极、C
s
的一端连接，D3的阳极与D4的阳极、耦合电感T的副边一端连接，D4的阴极与C
o
的另一端、LED负载的另一端连接，耦合电感T的原边另一端与Q1的第二端、C
s
的另一端连接，耦合电感T的副边另一端与Q2的第一端连接。
[0006]在本专利技术一实施例中，所述耦合电感T原边和副边电感均工作在电流断续状态。
[0007]在本专利技术一实施例中，辅助储能电容C
s
为小容量电容，所述LED驱动电源利用小容量辅助储能电容C
s
平衡输入功率和输出功率的低频脉动功率，并吸收漏感引起的电压尖峰。
[0008]本专利技术还提供了一种基于上述所述的一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源的控制方法，实现如下：
[0009]1)当输入瞬时功率大于输出功率(P
in
>P
o
)时，Q1在一个低频周期内以恒定占空比工作，Q2是在Q1关断后一段时间开通，在Q1导通时关断；
[0010]2)当输入瞬时功率小于输出功率(P
in
<P
o
)时，Q2在一个低频周期内以恒定占空比工作，Q1在Q2关断时开通，在Q2导通一段时间后关断。
[0011]在本专利技术一实施例中，在一个低频周期内，Q1在输入瞬时功率大于输出功率时的导通时间与Q2在输入瞬时功率小于输出功率时的关断时间相同。
[0012]在本专利技术一实施例中，C
s
的电压V
Cs
必须大于反激变换器的反射电压nV
o
与整流输出电压V
rec
除以n的最大值，即V
Cs
＞max(nV
o
,V
rec
/n)，其中V
o
为输出电压，n为耦合电感匝比。
[0013]在本专利技术一实施例中，在一个低频周期内，以Pin＝Po为起始点，当输入瞬时功率大于输出功率时，从Q1关断到Q2开通的时间以t
c
＝K
c sin(2ωt)的规律变化；当输入瞬时功率小于输出功率时，从Q2开通到Q1关断的时间以t
d
＝K
d
(1
‑
cos4ωt)的规律变化，式中，K
c
和K
d
为占空比系数。
[0014]相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术LED驱动电源具有功率因数高、开关管电压应力小、控制简单和寿命长等优点。
附图说明
[0015]图1为本专利技术单级式两开关无电解电容LED驱动电源电路。
[0016]图2为本专利技术Pin>Po时，各个开关管驱动波形图。
[0017]图3为本专利技术Pin>Po时，各个工作模态等效电路。
[0018]图4为本专利技术Pin<Po时，各个开关管驱动波形图。
[0019]图5为本专利技术Pin<Po时，各个工作模态等效电路。
[0020]图6为本专利技术C
o
＝6.8uF,未加辅助储能电路时输出电压波形。
[0021]图7为本专利技术C
o
＝6.8uF时,本专利技术无电解电容LED驱动电源的输出电压波形。
[0022]图8为本专利技术C
o
＝122uF时,未加辅助电路时的输出电压波形。
[0023]图9为本专利技术C
o
＝6.8uF时,本专利技术无电解电容LED驱动电源的输出电压波形。
具体实施方式
[0024]下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。
[0025]本专利技术提供了一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源，包括交流输入电源，整流电路，耦合电感T，第一开关管Q1、第二开关管Q2，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4，辅助储能电容C
s
，输出滤波电容C
o
和LED负载；交流输入电源的两输出端分别与整流电路的两输入端连接，整流电路的正极输出端与D1的阳极连接，整流电路的负极输出端与Q1的第一端、Q2的第二端、C
o
的一端、LED负载的一端连接，D1的阴极与D2的阴极、耦合电感T的原边一端连接，D2的阳极与D3的阴极、C
s
的一端连接，D3的阳极与D4的阳极、耦合电感T的副边一端连接，D4的阴极与C
o
的另一端、LED负载的另一端连接，耦合电感T的原边另一端与Q1的第二端、C
s
的另一端连接，耦合电感T的副边另一端与Q2的第一端连接。
[0026]以下为本专利技术的具体实现过程。
[0027]如图1所示，本专利技术的一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源，其电路由交流输入电源、整流电路、耦合电感T、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4，辅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源，其特征在于，包括交流输入电源，整流电路，耦合电感T，第一开关管Q1、第二开关管Q2，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4，辅助储能电容C
s
，输出滤波电容C
o
和LED负载；交流输入电源的两输出端分别与整流电路的两输入端连接，整流电路的正极输出端与D1的阳极连接，整流电路的负极输出端与Q1的第一端、Q2的第二端、C
o
的一端、LED负载的一端连接，D1的阴极与D2的阴极、耦合电感T的原边一端连接，D2的阳极与D3的阴极、C
s
的一端连接，D3的阳极与D4的阳极、耦合电感T的副边一端连接，D4的阴极与C
o
的另一端、LED负载的另一端连接，耦合电感T的原边另一端与Q1的第二端、C
s
的另一端连接，耦合电感T的副边另一端与Q2的第一端连接。2.根据权利要求1所述的一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源，其特征在于，所述耦合电感T原边和副边电感均工作在电流断续状态。3.根据权利要求1或2所述的一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源，其特征在于，辅助储能电容C
s
为小容量电容，所述LED驱动电源利用小容量辅助储能电容C
s
平衡输入功率和输出功率的低频脉动功率，并吸收漏感引起的电压尖峰。4.一种基于权利要求1至3任一所述的一种单级式两开关无电解电容LED驱动电源的控制方法，其特征在于，实现如下：1)当输入瞬时功率大于输出功率(P
in
>P
o
)时，Q1在一个低频周...

【专利技术属性】
技术研发人员：林国庆，张经纬，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：