有源纹波补偿反激型LED照明驱动电源

摘要

随着生产力的不断提高,生产资料的不断丰富,人们越来越注重节能、环保、低碳。而LED由于其绿色环保、高效节能、寿命长等优点,逐渐受到了人们的青睐。如果低效率、高耗能的传统照明能够被LED照明取代的话,那么能源短缺的问题也会得到一定的缓解。由于LED自身的光电特性需要用专门的电源来驱动LED。开关电源结构灵活,损耗小,输出效率高成为了LED驱动电源的首选。但是传统的开关电源采用电解电容进行滤波,但是滤波电解电容和LED的寿命极度不相匹配,因此采用线性电路代替滤波电解电容,使开关电源和线性电路完美结合,对于推广和发展LED照明具有非常重要的意义。
　　本文采用实用价值很高的反激变换器作为LED驱动电源的主电路,详细分析了反激变换器的工作原理及相关性能,针对滤波电容的寿命问题提出了有源纹波补偿反激型LED驱动电路拓扑,分析了去掉电解电容的驱动电源基本思想,详细分析并推导了无电解电容驱动电源的电路结构和工作原理。在此基础上设计出电感纹波电流的检测和补偿电路,通过仿真验证了其优良的适应性,使线性电源和开关电源得到了完美的结合。
　　通过对比几种开关损耗缓冲技术的优缺点和应用场合,本文设计了一种ZCS-PWM反激变换电路,在传统的反激变换器上添加了一个辅助电路,实现了主开关和辅助开关在零电流状态下开通和关断,其他无源功率器件也都实现了软开通和关断,有效的抑制了功率开关电压和电流应力,减小了开关损耗,提高了驱动电源的效率。
　　反激变换器同步整流变换电路有三种驱动方式,通过对它们的优劣进行对比后,本文根据自身电路特点选择了简单易行的电压型自驱动同步整流方式进行驱动,利用辅助绕组的输出电压来驱动同步整流管,电路结构简单并且能够有效的驱动同步整流管的开通和关断。
　　本文提出了采用对输出电感电流进行采样的滞环电流控制方式,主要是考虑到蓄电池供电场合以及LED电流型负载的特点。该控制方式与纹波补偿电路能够很好的融合,达到了输出恒定的直流的目的。详细分析了滞环比较器的工作原理,推导出了滞环电流控制的开关频率公式以及电路输出电流与参考电压的关系式,对LED驱动电源进行了完整的设计。
　　利用电力电子仿真软件对所设计的电源进行原理仿真,在此基础上通过实验对电路拓扑和控制方法进行了验证。仿真结果和实验结果都表明,滞环电流的控制方式具有很强的稳定性和良好的响应性,能够实时控制输出电感电流的变化,有源纹波补偿电路可以很好的补偿输出电感纹波电流,使输出为恒定的直流。该新型LED驱动电源由于无大电解电容,电路的可靠性和使用寿命大幅提高,并且可实现电路的小型化和集成化。这对于LED照明的发展具有一定的实际应用意义。