一种新型高效LED驱动电源的研究与设计

摘要

LED照明是绿色照明工程推广的新型技术，广泛应用于商业、公共设施和家庭，产品包括光源和驱动电源两部分。为了达到LED灯具的最佳工作状态，需解决驱动电路效率低及拓扑老化等问题，采用新拓扑或控制技术实现LED驱动电源的高效与稳定。 在明确中功率民用照明电源的设计需求与研究LED驱动电源关键技术的基础上，选择近年出现的新型技术设计主拓扑和控制电路。研究降低储能电容容值的方法，根据去电解电容技术通过提高储能电容纹波电压降低容值，使用长寿命的薄膜电容，解决了中功率民用LED电源寿命低的问题，新型电源寿命可以延长为传统电源寿命的两倍；采用优化的Boost-Flyback单级PFC电路作为主拓扑，根据单级功率因数校正器的设计原则，利用Boost电路完成功率因数校正功能，反激变换器完成调压功能，二者共用一个开关管减小了损耗且便于控制；设计零电压准谐振软开关电路，通过辅助开关控制谐振器件的不完全谐振，实现开关管的零电压开通和零电压关断，减小了开关损耗，提高了效率；控制回路采用无辅助绕组的原边反馈电路，设计副边导通时间检测电路，通过输出电流估算电路得到LED负载电流，结合PWM控制技术采用脉宽调制芯片TL494实现恒流控制；基于设计的电路拓扑和30W中功率级LED驱动电源各项指标要求，对电容和功率开关管等关键元器件进行参数设计和选型；在电力电子仿真软件Saber的Sketch环境下搭建电路并完成仿真，通过波形的计算和分析验证了系统的可行性。 经过对波形的分析计算，设计的无电解电容准谐振Boost-Flyback单级LED驱动电路的PF值大于0.9，效率高于90%，电压电流纹波值均小于2%，各项参数都达到了LED电源设计要求的性能指标。

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