一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路与控制方法技术

本发明专利技术提供了一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路与控制方法，包括整流单元、带耦合电感降压Cuk电路单元和辅助同步整流Boost电路单元；所述整流单元的输出与带耦合电感降压Cuk电路单元的输入连接；所述带耦合电感降压Cuk电路单元与辅助同步整流Boost电路单元通过反向耦合电感集成为单级电路；LED灯负载的两端分别连接所述带耦合电感降压Cuk电路单元的输出电容和串接辅助同步整流Boost电路单元；应用本技术方案可实现无电解电容驱动控制。其消除了电解电容，实现高功率因数、高转换效率、低输出工频纹波、恒定的电流输出等功能。功能。功能。

【技术实现步骤摘要】
一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路与控制方法


[0001]本专利技术涉及LED照明驱动
，特别是一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路与控制方法。

技术介绍

[0002]发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是继白炽灯、荧光灯以及高强度放电灯之后的第四代照明光源，有着光效高，寿命长，更环保的优点，以LED代替传统照明，将节约大量电能。LED是恒流驱动的冷光源，它的性能受到使用条件和驱动器性能的制约。单级功率因数校正因器件少、成本低和效率高而得到广泛应用。但它输出具有较大的两倍工频纹波，尤其是对LED负载，微小的电压纹波将会产生较大的电流纹波，影响光学特性。如果使用大电解电容减小工频纹波，会大幅降低LED驱动的寿命。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种无电解电容单级低纹波降压LED 驱动电路与控制方法，能够消除LED负载二次工频纹波，实现输入和输出电流纹波和电磁干扰较小、高功率因数、高转换效率、低输出工频纹波和恒定的电流输出等功能。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路与控制方法，包括整流单元、带耦合电感降压Cuk 电路单元和辅助同步整流Boost电路单元；所述整流单元的输出与带耦合电感降压Cuk电路单元的输入集成为单级电路；所述带耦合电感降压Cuk 电路单元与辅助同步整流Boost电路单元通过反向耦合电感连接；LED灯负载的两端分别连接所述带耦合电感降压Cuk电路单元的输出电容和串接辅助同步整流Boost电路单元。
[0005]所述整流单元包括二极管整流桥BD1；所述带耦合电感降压Cuk单元包括：第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一功率MOS开关管S1、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、中间电容C1、第一输出电容C2、第二输出电容C3；
[0006]所述辅助同步整流Boost电路单元包括：第四电感L4、第三功率MOS开关管S3、第二功率MOS开关管S2、第三输出电容C4。
[0007]交流源AC连接所述二极管整流桥BD1；所述二极管整流桥BD1的正向输出端连接所述第一电感L1的一端；所述第一电感L1的另一端连接第二电感L2的一端、第一输出电容C2的一端和LED灯负载的正极；所述LED 灯负载的负极连接第四电感L4的一端和第三输出电容C4的一端；所述第四电感L4的另一端连接第三功率MOS开关管S3的源极和第二功率MOS开关管S2的漏极；所述第三功率MOS开关管S3的漏极连接第一输出电容C2 的另一端、第一功率二极管D1的阳极、第三电感L3的一端、第二输出电容C3的一端和第一功率MOS开关管S1的漏极；所述第一功率二极管D1的阴极连接第二电感L2的另一端和中间电容C1的一端；所述中间电容C1 的另一端连接二极管整流桥BD1的负向输出端和第一功率MOS开关管S1的源极；所述第三电感L3的另一端连接第二功率二极管D2的阴极；所述第二功率二极管D2的阳
极连接第二输出电容C3的另一端、第二功率MOS开关管S2的源极和第三输出电容C4的另一端；所述第二电感L2和第三电感L3反向耦合。
[0008]在一较佳的实施例中：所述中间电容C1、第一输出电容C2、第二输出电容C3和第三输出电容C4均为高频电容。
[0009]在一较佳的实施例中：所述二极管整流桥BD1采用的4个二极管均为整流慢速功率二极管；所述第一功率二极管D1、第二功率二极管D2为快恢复功率二极管。
[0010]在一较佳的实施例中：所述第一功率MOS开关管S1、第二功率MOS开关管S2、第三功率MOS开关管S3均为硅基功率MOS管或IGBT，或是宽禁带半导体功率MOS管或IGBT，并采用PWM控制方式；所述第二功率MOS开关管S2、第三功率MOS开关管S3的工作频率高于一功率MOS开关管S1的工作频率。
[0011]在一较佳的实施例中：包括一个电流控制环路和一个电压控制环路；所述电流控制环路使降压Cuk电路工作在BCM模式；所述电流控制环路的输出驱动降压Cuk电路的的开关管，其补偿器正端连接负载电流基准，负端连接负载电流采样，实现输出恒流控制和网侧功率因数校正；所述电压控制环路补偿器的输出控制辅助同步整流Boost电路的开关管，其补偿器正端连接辅助同步整流Boost电路输入电压采样，负端连接降压Cuk电路输出总电压采样和一个偏置电压，该偏置电压决定了辅助同步整流Boost 电路输入电压和降压Cuk电路输出总电压的比例；所述电压控制环路采样降压Cuk电路输出电容电压和LED串接电容电压，反馈调制辅助同步整流 Boost电路开关管占空比，平衡输入馒头波功率，从而实现无电解电容的 LED驱动控制。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0013]本专利技术提供了一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路与控制方法，采用反向耦合电感将辅助同步整流Boost电路与降压式Cuk电路集成单级PFC电路；能够消除LED负载二次工频纹波。具有输入输出电流连续的特点，能实现高功率因数、降压、高效的电能转换。辅助同步整流Boost 电路平衡馒头波功率，实现LED驱动电路无电解电容。
附图说明
[0014]图1是本专利技术优选实施例中一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路与控制方法的电路原理图。
[0015]图2是本专利技术优选实施例中一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路与控制方法的电路控制框图。
[0016]图3是本专利技术优选实施例中一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路与控制方法的第一功率MOS开关管S1、第二功率MOS开关管S2导通，第三功率MOS开关管S3截止阶段，各元件工作状态的模态1示意图。
[0017]图4是本专利技术优选实施例中一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路与控制方法的第一功率MOS开关管S1、第三功率MOS开关管S3导通，第二功率MOS开关管S2截止阶段，各元件工作状态的模态2示意图。
[0018]图5是本专利技术优选实施例中一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路与控制方法的第一功率MOS开关管S1、第三功率MOS开关管S3截止，第二功率MOS开关管MOS开关管S2导通阶段，各元件工作状态的模态3示意图。
[0019]图6是本专利技术优选实施例中一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路与控制方法的第一功率MOS开关管S1、第二功率MOS开关管S2截止，第三功率MOS开关管S3导通阶段，各元件工作状态的模态4示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。
[0021]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0022]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无电解电容单级低纹波降压LED驱动电路，其特征在于：包括整流单元、带耦合电感降压Cuk电路单元和辅助同步整流Boost电路单元；所述整流单元的输出与带耦合电感降压Cuk电路单元的输入连接；所述带耦合电感降压Cuk电路单元与辅助同步整流Boost电路单元通过反向耦合电感集成为单级电路；LED灯负载的两端分别连接所述带耦合电感降压Cuk电路单元的输出电容和串接辅助同步整流Boost电路单元；所述整流单元包括二极管整流桥BD1；所述带耦合电感降压Cuk单元包括：第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一功率MOS开关管S1、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、中间电容C1、第一输出电容C2、第二输出电容C3；所述辅助同步整流Boost电路单元包括：第四电感L4、第三功率MOS开关管S3、第二功率MOS开关管S2、第三输出电容C4；交流源AC连接所述二极管整流桥BD1；所述二极管整流桥BD1的正向输出端连接所述第一电感L1的一端；所述第一电感L1的另一端连接第二电感L2的一端、第一输出电容C2的一端和LED灯负载的正极；所述LED灯负载的负极连接第四电感L4的一端和第三输出电容C4的一端；所述第四电感L4的另一端连接第三功率MOS开关管S3的源极和第二功率MOS开关管S2的漏极；所述第三功率MOS开关管S3的漏极连接第一输出电容C2的另一端、第一功率二极管D1的阳极、第三电感L3的一端、第二输出电容C3的一端和第一功率MOS开关管S1的漏极；所述第一功率二极管D1的阴极连接第二电感L2的另一端和中间电容C1的一端；所述中间电容C1的另一端连接二极管整流桥BD1的负向输出端和第一功率MOS开关管S1的源极；所述第三电感L3的另一端连接第二功率二极管D2的阴极；所述第二功率二极管D2的阳极连接第二输出电容C3的另一端、第二功率MOS开关管S2的源极和第三输出电容C4的另一端；...

【专利技术属性】
技术研发人员：林维明，许志钬，孙伟杰，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：