基于CLCL谐振网络的LED驱动电源设计

目前,大功率LED驱动电源普遍采用LLC谐振变换器通过变频控制实现恒流和调光目的,其工作频率随灯电压和负载电流变化大,且闭环控制复杂。本文提出1种基于CLCL谐振网络的LED恒流驱动电源拓扑结构,无需闭环控制就能实现输出电流的恒定。详细介绍了该驱动电源电路拓扑及工作过程,并对CLCL谐振网络的恒流工作特性进行了分析与仿真,最后设计了1台108 W的恒流LED驱动电源原理样机,实验结果验证了所提电路具有良好的恒流特性,且控制简单,容易实现。     

临界连续模式下高功率LED驱动电源谐振控制方法

针对传统LED驱动电源谐振控制方法电路控制谐波异常导致输出电流过冲、电压稳定控制效果差和时延高等问题,提出了临界连续模式下高功率LED驱动电源谐振控制方法。结合PFC和LLC半桥两种方式,控制LED驱动电源谐振部分的频率变化值,选取开关恒流源,选取FSFR2100集成控制芯片作为控制芯片。在临界连续模式下,计算高功率LED驱动电源电路中电感值、滤波电容,以此为参量依据,设定电路中的电压范围与最小开关频率、输出功率等,校正PFC电路控制谐波。以PFC控制器所计算的电流与电压数据为基础,计算谐振频率值,通过谐振网络部分调整电压增益,确保LED驱动电源开关管实现零电压开关,实现临界连续模式下高功率LED驱动电源谐振控制。实验结果表明,采用该方法进行谐振控制的LED驱动电源,工作效率和PF值分别保持在88%和0.99以上,并且开关损耗低,未出现电流过冲,输入电压与输出电流波形相同,整体控制效果较好。     

一种高可靠无源恒流LED驱动电源

针对如何提高发光二极管(LED)驱动电源的使用寿命以及可靠性等问题,提出一种新型高可靠无源恒流LED驱动电源,并对其工作原理和性能特点进行了分析。由于该电源内部不含有电解电容,因此克服了由电解电容引起的LED驱动电源与LED理论使用寿命不匹配的问题。该电源内部不含有任何有源开关器件以及相关驱动、控制电路等,因此电路简单可靠。在工频交流电压输入时,其输出电流值近乎恒定,与所接负载LED串联颗数无关。最后,制作了一台220 V工频交流电压输入,输出电流平均值为350 mA,额定输出功率为42 W的试验样机,在负载LED颗数发生变化时,其输出电流识误差在10%以内,输入功率因数接近1,效率达到93.3%,实验结果验证了理论分析的正确性。     

Boost型无频闪谐振降压式LED驱动电源分析与设计

传统的二次型Boost功率因数校正变换器只能实现升压输出,在一定程度上限制了其在LED驱动电源中的应用。本文基于二次型Boost变换器提出了一种Boost型无频闪谐振降压式LED驱动电源,并分析了其工作原理及特性。该LED驱动电源利用一个有源开关管将二次型Boost变换器与一个谐振网络进行整合。与传统的二次型Boost变换器相类似,该LED驱动电源可以实现高效率和高功率因数。此外,该LED驱动电源可实现低电流纹波和降压变换输出。最后,搭建了一台84W的实验样机,最高效率可达到92.88%,验证了理论分析的正确性及可行性。     

全桥LLC谐振LED均流策略的研究

为解决多路LED串并联时各路输出电流不均衡造成的问题,在此提出了一种基于全桥LLC谐振的多路输出LED均流电路。该电路利用平衡电容高阻抗、隔直通交的优点以及全桥整流电路在输出端的优越特性,通过对LLC谐振变流器频率特性的分析与研究,实现了较宽范围内变流器电压增益的调整。在半桥LLC谐振变换器的基础上,将控制电路优化为全桥LLC电路,并在输出端加上电容均流网络,满足多路LED均流输出。文中给出了该电路工作原理及其参数设计方法,利用PSIM软件对电路进行仿真分析,验证了该谐振均流电路的适用性、可行性与准确性。最后通过一台60 W的样机输出3条LED支路进行了实验研究,结果表明所提电路具有良好的均流效果,提高了整机工作效率。     

负载源极连接谐振式Buck-Boost LED驱动电源

提出了一种负载源极连接谐振式Buck-Boost LED驱动电源,并分析了工作原理及其特性.该驱动电源利用一个串联谐振网络,解决了传统的Buck-Boost LED驱动电源开关管与输出支路不共地的问题.与传统Buck-Boost LED驱动电源相比,该电源在保持各种特性基本相同的同时,只使用一个负载源极连接有源开关与一...     

谐振式单开关多路低纹波输出LED驱动器

该文提出一种谐振式单开关多路低纹波输出LED驱动器.所提出的LED驱动器由前级Buck-Boost功率因数校正(PFC)变换器与后级谐振式多路均流输出DC-DC变换器通过一个有源开关整合而成,简化了拓扑结构和控制回路.该LED驱动器利用谐振电容的电荷平衡实现多路输出的均流控制,因此只需控制其中一条输出支路的电流,其他输出支路可实现自动均流.利用宽带宽电压模式控制环路,消除了Buck-Boost PFC变换器输出电压纹波对各输出支路的影响,即实现了多路低电流纹波输出.最后搭建了一台82W的三路恒流输出实验样机,验证了理论分析的正确性.     

一种电压自适应的多路LED均流方案

针对多路LED驱动电路存在的电流不均衡的问题,对比分析了几种常见的LED均流方案的特点和不足,提出了一种无需信号线的电压自适应多路LED均流方案并分析了其工作原理和工作特性。该方案具有便于实现模块化和标准化,可实现LED负载热插拔等优点。最后设计了一台输出180 W的实验样机,实验结果表明,系统在正常工作及负载热插拔等情况下均能实现均流及输出电压的自适应。     

色温可调的高功率LED恒流驱动电路设计

基于高功率发光二极管(LED)恒流驱动电源的集成化设计,采用无输入滤波电容的Buck变换器与两路并联LED可调恒流驱动电路,实现了高功率LED照明的亮度与色温可调。这里研究了在宽占空比变化范围下的功率MOSFET开关管浮地驱动技术,并用LTSPICE进行了仿真,依据仿真元件的参数搭建了实验电路,得到了输出电压24 V、输出电流0～700 mA可调的高功率LED驱动电源实验结果,此结果与仿真数据波形及理论分析一致,电源变换效率达到了89.7%。     

基于电流型并联谐振多通道LED驱动电源设计

伴随着大功率发光二极管(LED)户外路灯照明的大量应用,迫切需要研究具有成本低廉、可靠性高、多通道输出实现容易等特点的LED驱动电源.根据路灯照明LED驱动的特点,对临界导通电流模式(BCM) Boost+电流型并联谐振半桥的两级拓扑结构驱动电源的输出级进行了改进,增加了整流、滤波、开路过压保护和负载自动检测等功能,设计了一款基于传统的电流型并联谐振拓扑结构的三通道准恒流输出型60W LED路灯驱动电源.实验结果表明该驱动电源适合LED路灯照明驱动.     

基于Cuk变换器的无桥LED驱动电源

针对传统发光二极管LED（light-emitting diode）驱动电源因低频整流桥导致效率不高的问题,提出了一种基于Cuk PFC变换器的无桥LED驱动电源。该电源由2个共用输出的Cuk变换器并联而成,不仅保留了Cuk变换器输入输出电流脉动小、可实现升降压的优点,而且相较于现有LED驱动电源,避免了大体积变压器的使用,尤其适合空间狭小的大功率照明场合。详细分析了断续导电模式DCM（discontinuous conduction mode）下无桥LED驱动电源的工作原理及电路工作特性,最后通过仿真和实验搭建的20 W样机证明了所提拓扑的正确性。     

A buck-boost integrated high gain non-isolated half-bridge series resonant converter for solar PV/battery fed multiple load LED lighting applications

Solar photovoltaic (SPV) or battery fed multiple load LED lighting applications are gaining importance these days, which require independent voltage regulation and dimming control. Half-bridge resonant converters are mostly used due to their simple structure. In this paper, a buck-boost integrated high gain non-isolated symmetrical half-bridge series resonant converter is proposed for multiple load LED lighting applications. With the aid of integrated buck-boost operation, the output voltage can be regulated below and above the nominal input voltage effectively and can produce twice the gain as compared with classical half-bridge converters. Frequency modulation is implemented for output voltage regulation. Pulse width modulation (PWM) dimming has been adopted for illumination control. The proposed driver results in several advantages such as low cost, compact size, improved efficiency due to soft-switching, simple control, independent dimming, and effective operation for multiple loads. Thus, the proposed non-isolated driver configuration is well suited for SPV/battery fed multiple load LED lighting applications. The proposed configuration is tested with single LED load of 22 W and dual-LED loads of 22 W and 43 W. There is an excellent consensus between the simulation and the experimental outcomes.     

一种多模式复合调制的L-R型LCC谐振变换器

提出一种多模式复合调制的线性-谐振(L-R)型LCC谐振变换器.该变换器根据Boost调制的思路,结合传统LCC谐振变换器,实现了电感电流线性-谐振型变化的转换,具有全负载范围的软开关特性.在复合调制方式下,变换器能实现3种工作模式的互相转换以适应宽输出电压和负载变化范围的应用场合,解决了传统LCC谐振变换器在轻载条件...     

开环控制的宽范围恒流LCC谐振变换器研究

为了简化LED驱动电路设计,满足开环控制下LED驱动电路宽电压输出恒流的要求,提出了以开环控制的LCC谐振变换器为主电路的LED驱动设计方法。分析了LCC谐振变换器的恒流特性及影响恒流精度的因素,并由软开关条件得到了电路的参数设计方法。以该方法设计的160 W恒流LCC谐振变换器,能在20～80 V的输出电压范围内恒流,最大恒流误差为4.45%,满载效率为94.7%。     

多路LLC谐振变换器交错并联均流控制

LLC谐振变换器多路交错并联具有良好的应用前景,然而谐振元件的参数偏差会导致各路LLC谐振变换器电流不均衡的问题。为了解决这一问题,通过将二次侧的同步整流替换为可控整流方式,利用各路输出电流作为控制信号对二次侧进行脉宽调制控制,提供附加的电压增益,形成均流控制环路,保证各路的电压增益相同,从而实现多路LLC谐振变换器在相同开关频率下运行的均流调节。介绍了该控制的原理及实现方法。基于电磁暂态过程进行仿真,得出不同负载率下的电流不平衡度;同时搭建100 W的实验样机,在电流不平衡度最大的工况下,验证了该均流控制方法的可行性和有效性。     

A single‐stage LED streetlight driver with PFC and digital PWM dimming capability

This paper proposes a single‐stage light‐emitting diode (LED) driver that offers power‐factor correction and digital pulse–width modulation (PWM) dimming capability for streetlight applications. The presented LED streetlight driver integrates an alternating current–direct current (AC–DC) converter with coupled inductors and a half‐bridge‐type LLC DC–DC resonant converter into a single‐stage circuit topology. The sub‐circuit of the AC–DC converter with coupled inductors is designed to be operated in discontinuous‐conduction mode for achieving input‐current shaping. Zero‐voltage switching of two active power switches and zero‐current switching of two output‐rectifier diodes in the presented LED driver decrease the switching losses; thus, the circuit efficiency is increased. A prototype driver for powering a 144‐W‐rated LED streetlight module with input utility‐line voltages ranging from 100 to 120 V is implemented and tested. The proposed streetlight driver features cost‐effectiveness, high circuit efficiency, high power factor, low levels of input‐current harmonics, and a digital PWM dimming capability ranging from 20% to 100% output rated LED power, which is fulfilled by a micro‐controller. Satisfying experimental results, including dimming tests, verify the feasibility of the proposed LED streetlight driver. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Output current ripple reduction of LED driver using ceramic‐capacitor‐input circuit and buck‐boost converter

This article proposes an LED driver that consists of a ceramic‐capacitor‐input rectifier and a buck‐boost converter. The LED driver has an advantage of long life because it does not contain any electrolytic capacitors. However, the issue with electrolytic capacitor‐less LED driver is that the ripple of the smoothed voltage becomes large due to insufficient capacitance of the smoothing capacitor. The proposed method, which uses the discontinuous current mode of a buck‐boost converter, reduces the output current ripple under such conditions. Experimental results using a 5.7 W LED driver prototype demonstrate that the proposed method reduces the output current ripple and that the percent flicker becomes 4.4%, which is smaller than the recommended upper limit of 8%.