基于单级全桥PFC的低纹波LED驱动电源分析与研究

提出了一种基于单级全桥PFC的低纹波LED驱动电路拓扑及其控制策略。利用钳位电路抑制了全桥PFC电路的母线电压尖峰,并将钳位电路与反激变换器结合构成纹波抑制电路,通过控制反激变换器输出电流纹波,使其与主电路电流纹波相位相反、幅值相近,达到削峰填谷的作用,实现了对输出侧低频电流纹波的抑制。详细分析了该电路拓扑的电路组成、工作原理及低频纹波抑制机理,并通过仿真软件搭建了仿真模型,验证了理论设计的可行性。     

一种减少输出纹波的单级反激LED驱动电路

鉴于成本低、效率高等优势,AC-DC单级LED驱动电路可使用单级电路实现输入功率因数校正和输出DC-DC恒流控制,但通常存在较大的输出2倍工频纹波的问题,而电流纹波是影响LED光学特性和寿命的重要指标。首先,提出了一种基于辅助绕组的单级反激LED驱动电路;然后,采用电流纹波抑制策略分析了所提电路的工作原理和实现低输出电流纹波的条件;最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和有效性。实验结果表明,所提的LED单级驱动电路能够在不影响输入特性的基础上有效地降低了输出电流纹波。     

一种隔离型交错并联无电解电容LED驱动电路

针对LED驱动电源中因为使用了电解电容而降低电源使用寿命的问题,提出一种基于隔离型交错并联Boost-PFC变换器的单级无电解电容LED驱动电路拓扑,该拓扑由交错并联Boost变换器和辅助功率平衡电路组成,通过辅助功率平衡电路平衡瞬时交流输入功率和直流输出功率的差值,抑制了输出电流的低频纹波.详细分析了该拓扑结构的工作原理及开关模态.基于所提电路拓扑,分析了该电路输出电流低频纹波的产生机理,提出一种适用于该电路拓扑的低频纹波控制策略,给出了具体的实现方案,并对电路关键参数进行了设计,最后搭建了一台40 W的原理样机,实验结果表明:采用所提方案时,输出滤波电容和辅助储能电容均可降到6.6μF,输出电流纹波降至16.7％,从而可以使用容值较小的薄膜电容替代电解电容,提高了LED驱动电源的使用寿命和可靠性.     

大功率LED驱动电源对光效的影响研究

LED通常由直流电源驱动,但AC/DC直流输出电源设计复杂、成本较高,而低成本的单级AC/DC方案存在较大的输出低频纹波,影响LED发光效果。文中比较了两种典型的AC/DCLED恒流驱动电源,并分析了不同的低频电流纹波量对LED光效、LED瞬态光亮强度的影响。由比较发现,合理的设计纹波电流,可以减小它对光效的影响,降低驱动器的成本。通过实验得出纹波电流量的比例标准,为低成本的LED驱动器提供设计参考。     

基于反激变换器的低纹波LED驱动电源研究

提出一种基于反激变换器的低纹波发光二极管(LED)驱动电路拓扑及其控制策略。该电路由反激变换器和Buck变换器组成,反激变换器主输出与Buck变换器输出并联为LED负载供电。通过调节Buck变换器输出电流低频纹波,使其与反激变换器主输出的低频电流纹波等幅反相,抑制了LED电流低频纹波,实现了LED无频闪工作。通过仿真和实验验证了该方案的合理性和可行性。     

一种无电解电容的单级复合LED驱动电路

近年来为了提高LED驱动电路转换效率和减小输出纹波,单级复合型电路得到深入研究与应用。针对辅助绕组支路上串联Buck电路的单级反激LED驱动电路,研究了一种输出电流谐波注入方案,以减小输出电容,使得输出电解为高频容所代。首先,介绍单级复合电路的工作原理,推导输出电压纹波与负载电流的关系,分析脉动电流的相位对电容电压纹波的影响,给出负载电流谐波注入方案的设计依据;其次,给出所述方案的实现方式与电路;最后,研制了一台150 W实验样机,验证方案的可行性与有效性。     

一种单级非隔离型无电解电容LED驱动电路

针对电解电容影响LED驱动电源寿命和可靠性问题,提出一种单级非隔离型无电解电容LED驱动电路,该拓扑是在反激变换器基础上增加一个辅助功率平衡电路,通过控制辅助储能电容的充放电实现了输入瞬时功率和输出功率之间的平衡,从而降低了输出电流的低频纹波,并且漏感能量也可以得到有效利用.详细分析了该拓扑结构的工作原理及开关模态,针...     

一种低输入电流纹波的单级式三相并网逆变器

针对单级式单相并网逆变器输入电流存在低频纹波的问题,提出一种单级式三相并网逆变器拓扑及双调制策略。变压器一次侧电路三相共用,引进有源钳位电路,在简化电路的基础上减小了损耗;一次、二次侧双调制,一次侧采用恒功率控制输入电流的方法,降低了输入电流低频纹波,二次侧调制逆变输出,且三相逆变系统输出功率之和接近恒定值,无功率脉动问题。详细介绍该逆变器工作原理、双调制驱动逻辑及并网控制策略。最后研制一台480W的样机进行实验,验证了该拓扑的可行性。     

一种低输出纹波的LED照明驱动器的设计

LED照明驱动器前级一般都需要进行功率因数校正(PFC),目前常用的是单级PFC控制,单级PFC结构简单但输出含有大量的低频纹波,严重影响了LED驱动器的使用寿命,因此需要对LED输出电流纹波进行处理。我们设计了一款8.5 W LED驱动器,采用单级PFC结构,并在输出端增加有源纹波补偿电路,分析了该驱动器各部分电路的工作原理,并制作了样机,进行了实验。实验结果表明:所设计的LED驱动器拓扑结构简单,输出纹波小,效率高。     

无电解电容AC/DC LED驱动电源中减小输出电流脉动的前馈控制策略

高可靠性、高效率、高功率因数、低成本的LED驱动电源是保证发光二极管(light emitting diode,LED)发光品质和性能的关键。一种无频闪无电解电容AC/DC LED驱动电源已经被提出,它包括一个无电解电容的功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器和一个在其输出端并联的双向变换器,式中双向变换器是用来吸收 PFC 变换器输出电流中的低频交流脉动电流,以达到消除LED照明频闪的目的。为了减小双向变换器输出侧的储能电容,储能电容设计为含有较大电压纹波的形式。该文在此基础上,分析双向变换器输出侧储能电容电压大纹波致使双向变换器的占空比中存在相应的谐波成分,其电流内环无法提供这些成分,只能通过增大双向变换器输入电流的跟踪稳态误差来满足这些谐波的需求,最终引起LED驱动电流畸变,会引发频闪问题。为了提高双向变换器输入电流对两倍输入频率交流电流吸收的准确性,减小LED驱动电流脉动,对双向变换器进行稳态分析,提出一种基于电流基准的前馈控制策略,实验结果验证了此方法的正确性。     

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%.     

High Power Factor Light-emitting Diode Driver on Digital Signal Processor Without Electrolytic Capacitor for High-power Lighting

Abstract—Electrolytic capacitor is a key factor that limits the life-time of the driver in a high-power light-emitting diode (LED) lighting. This article presents a high-power LED lighting driver on a digital signal processor without an electrolytic capacitor. The driver is composed of three stage circuits. The first stage is the boost power factor correction converter to achieve a high power factor. As it does not use an electrolytic capacitor, the output voltage ripple is larger, which directly affects the overall performance of the LED driver. Consequently, it must be optimized through the second and third stages. The second stage is the two-output LLC (Double inductance and capacitance) resonant converter, which is driven by a digital signal processor. This stage provides galvanic isolation and reduces voltage. The third stage is the two-input buck converter based on digital signal processor control that reduces the low-frequency ripple generated from the first two stages. Moreover, the regulation of each LED string current is achieved at this stage. The simulation and experimental results show that this LED lighting driver can achieve a high power factor and good constant current characteristics.     

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。     

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。     

一种减小储能电容容值的LED驱动器

高亮度发光二极管(简称LED)具有发光能效高、光学性能好、寿命长、环境友好等优点,是极具发展前景的新一代绿色照明光源。但是传统AC供电的LED驱动器中短寿命的电解电容,限制了LED照明光源的长时间使用。提出了一种有偏置的正弦波电流驱动LED,通过理论分析得到,在同样的中间母线电压脉动下,储能电容的容量能够减小到原来的55.8%,从而可以用薄膜电容取代电解电容。     

An Isolated PFC Zeta-forward Single-stage Single-switch for LED Driver Without Electrolytic Capacitor

Abstract

The high-brightness light-emitting diodes (LEDs) require an AC/DC converter with power factor correction (PFC). The large output electrolytic capacitor, which is used to minimize the low frequency LED current ripple, degrades the operating lifetime of the LED driver. In order to increase the lifetime of an AC–DC LED driver, the electrolytic capacitor should be eliminated without significantly increasing the output current ripple. In this article, an isolated single-stage single-switch AC/DC high power factor LED driver without electrolytic capacitor is proposed in which a zeta power factor (PF) corrector is integrated with a forward converter. The detailed theoretical analysis and design procedure of the proposed single-stage PFC converter is presented. The experimental results of a 110 V_rms, 21?W prototype verify the theoretical analysis. The input PF is 0.99 in the proposed converter that complies with lighting equipment standards such as IEC-1000-3-2 for class C equipment.     

导致LED频闪的LED驱动器输出电压纹波的计算

对中小功率LED驱动器电路进行了理论上的等效,遵循电感的电流不能突变和电容的电压不能突变的原则,从电容充放电电流的观点出发推导出了中小功率LED驱动器输出电压纹波的计算公式。通过计算公式从理论上找出了减小导致LED频闪的LED驱动器输出电压纹波的有效方法,为解决LED频闪问题奠定了理论基础。     

无电解电容LED驱动电源纹波补偿控制策略综述

随着LED照明领域的不断拓展和人们对健康光源的迫切需要,LED光源的频闪问题备受关注。流经LED光源的纹波电流不但会引起频闪,还会对光度、比色性能和光效等造成不良影响。无电解电容LED驱动电源纹波补偿控制能有效兼顾长寿命和低纹波等性能指标的优化设计,从而为人们提供高效节能且更加健康的LED光源。通过归纳分析无电解电容AC-DC LED驱动电源的关键技术和纹波补偿控制策略,对大功率无电解化LED驱动电源合理化指标要求、拓扑结构、小信号模型、自适应数字电流预测控制、自适应纹波补偿控制和高频能量同步传输控制等进行了展望,并针对工程应用提出了相应的实现思路,以期助推绿色健康LED驱动电源的研究。