CN103889131A - 一种新型无桥led驱动电源 - Google Patents

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杨岳毅
杨飏
张铁竹
宋奇吼
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Abstract

本发明公开新型无桥LED驱动电源，包括储能电感L、第二快恢复二极管Do1、输出电容Co以及依次串联的双向开关管S、电容Cr、电感Lr、第一快恢复二极管Do2、控制电路；储能电感L的一端连于双向开关管S和电容Cr之间，另一端接地；所述第二快恢复二极管Do1的一端连于电感Lr、第一快恢复二极管Do2之间，另一端接地；所述输出电容Co的一端连于第一快恢复二极管Do2和控制电路之间，另一端接地；所述控制电路包括依次串联的比较器、PI调节环节、PWM发生器和驱动电路；驱动电路的另一端与双向开关管S的控制端连接。将该驱动电源减少了电路器件数和二极管整流桥所导致的功率损耗。

Description

一种新型无桥LED驱动电源
技术领域
本发明涉及LED驱动电源领域，具体为一种新型双极性增益Pseudo-Boost变换器。
背景技术
大功率高亮度发光二极管LED具有发光效率高、体积小、重量轻、使用安全的特点，尤其是其使用寿命极长，因此是一种非常理想的照明光源。用它取代白炽灯、荧光灯等传统照明光源将会节省大量电力，有效减少温室气体排放和因更新照明设施而产生的大量垃圾。但是，由于LED特性的非线性和对温度的敏感性，必须用恒流源为其供电，同时为了节电并减小对电网供电质量的影响，还要求其驱动电路必须具有很高的效率和功率因数，并要求它向电网注入的谐波电流很小，且成本低、体积小、重量轻。
为了减小输入电流谐波，LED驱动器一般采用功率因数校正(PFC)技术。传统桥式PFC变换器存在二极管整流桥，随着LED驱动电路功率等级的提高，由二极管整流桥所引起的损耗占变换器总损耗的比重也会增大。因此，采用不带整流桥的无桥LED驱动电路对其整机效率的提高至关重要。目前无桥PFC变换器在LED驱动电路中越来越受到关注，无桥BoostPFC变换器可以应用到所有采用传统桥式BoostPFC变换器的场合，与传统桥式BoostPFC变换器一样，无桥BoostPFC变换器在实现功率因数校正功能的同时确保输出电压的恒定，并获得较高的效率，因此，在家用照明LED驱动器具有广阔的应用前景。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种无整流桥的新型双极性增益Pseudo-Boost型LED驱动电源。
技术方案：本发明提供的一种新型无桥LED驱动电源，包括储能电感L、第二快恢复二极管Do1、输出电容Co以及依次串联的双向开关管S、电容Cr、电感Lr、第一快恢复二极管Do2、控制电路；储能电感L的一端连于双向开关管S和电容Cr之间，另一端接地；所述第二快恢复二极管Do1的一端连于电感Lr、第一快恢复二极管Do2之间，另一端接地；所述输出电容Co的一端连于第一快恢复二极管Do2和控制电路之间，另一端接地；所述控制电路包括依次串联的比较器、PI调节环节、PWM发生器和驱动电路；驱动电路的另一端与双向开关管S的控制端连接。
作为改进，还包括负载R，所述负载R与输出电容Co两端连接。
作为另一种改进，所述双向开关管S一端直接接电网工频市电Vin。
有益效果：本发明提供的新型无桥LED驱动电源相对于现有技术，具有以下突出的优势：
(1)本发明提供的新型无桥驱动电源，与传统Boost变换器相比，增加了一个由电感Lr与电容Cr组成的谐振支路与一个快恢复二极管，且开关管为双向开关管。该新型无桥驱动电源在正、负输入电压情况下，均能得到正极性的直流输出电压，因此可以直接应用于功率因数校正变换器，而不需要传统PFC(PowerFactorCorrection，功率因数校正)变换器前端的二极管整流桥。
(2)将该驱动电源应用于LED照明的较大功率电源上，该拓扑结构省去了整流桥，减少了电路器件数和二极管整流桥所导致的功率损耗。
附图说明
图1是本发明的新型无桥LED驱动电源的电路图；
图2是本发明的新型无桥LED驱动电源的输入输出波形图；
图3是本发明的新型无桥LED驱动电源的功率因数曲线；
图4是本发明的新型无桥LED驱动电源的效率曲线比较图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
新型无桥LED驱动电源，见图1，包括双向开关管S、储能电感L、第一快恢复二极管Do2、第二快恢复二极管Do1、由电感Lr与电容Cr组成的谐振支路、输出电容Co、控制电路。
双向开关管S一端直接接电网工频市电Vin，其另一端与电感L和电容Cr的公共端连接，其控制端与控制电路输出端连接。储能电感L一端分别与双向开关管S的一端、电容Cr的一端连接，其另一端直接接地；电容Cr另一端与电感Lr一端连接，电感Lr与电容Cr组成谐振支路。第二快恢复二极管Do1一端分别与电感Lr一端、二极管Do2一端连接，其另一端直接接地；第二快恢复二极管Do2另一端与输出电容Co一端连接；输出电容Co另一端直接接地，负载R直接与输出电容Co两端连接。
控制电路包括依次串联的比较器、PI调节环节、PWM发生器和驱动电路，控制电路的输入端与输出电容Co正极连接，控制电路输出端与双向开关管S的控制端连接；比较器的反向输入端与输出电容Co正极连接，其输出端与PI调节环节的输入端连接；PI调节环节的输出端与PWM发生器的输入端连接；PWM发生器的输出端与驱动电路的输入端连接；驱动电路的输出端与双向开关管S的控制端连接。
检测该新型无桥LED驱动电源的性能，结果见图2至4。
由图所示：
在交流工频输入电压为135V时，检测输出电压纹波、输出电压、交流输入电压和交流输入电流波形，如图可以看出输入电流很好的跟踪了输入电压波形，实现了功率因数校正功能。
如图3显示了无桥LED驱动电源在交流输入电压在85V～135V时的功率因数曲线，如图可知，工作在DCM模式时，无桥LED驱动电源的功率因数大于0.985。
如图4显示了负载功率50W时，传统桥式DCMBoostPFC变换器与本发明无桥LED驱动电源的实测满载效率曲线，可以看出，本发明无桥LED驱动电源具有较高的效率。

Claims (3)

1.一种新型无桥LED驱动电源，其特征在于：包括储能电感L、第二快恢复二极管Do1、输出电容Co以及依次串联的双向开关管S、电容Cr、电感Lr、第一快恢复二极管Do2、控制电路；储能电感L的一端连于双向开关管S和电容Cr之间，另一端接地；所述第二快恢复二极管Do1的一端连于电感Lr、第一快恢复二极管Do2之间，另一端接地；所述输出电容Co的一端连于第一快恢复二极管Do2和控制电路之间，另一端接地；所述控制电路包括依次串联的比较器、PI调节环节()、PWM发生器和驱动电路；驱动电路的另一端与双向开关管S的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型无桥LED驱动电源，其特征在于：还包括负载R，所述负载R与输出电容Co两端连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型无桥LED驱动电源，其特征在于：所述双向开关管S一端直接接电网工频市电Vin。
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