一种高功率因数低纹波LED驱动电源的研究

针对单级LED驱动电源输出电流低频纹波大的问题,提出了一种基于隔离型交错并联Boost变换器的单级高功率因数LED驱动电源。分析了该驱动电源的工作原理以及低频电流纹波的抑制机理,给出了一种将漏感引起的电压尖峰能量反馈到负载侧,抑制输出侧低频电流纹波的控制策略,并进行了仿真验证。最后设计了一台满载功率为100 W的数字控制样机,实验结果验证了所提电路能有效降低LED电流的低频纹波,实现LED的无频闪工作。     

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。     

一种可配置输出电流的LED电源设计

设计1种可配置输出电流的LED电源,包括前级AC/DC开关电源、后级恒流驱动电路和调光控制电路。前级AC/DC电源给后级驱动电路提供恒定电压,调光控制电路具有数字DALI接口(可寻址数字照明接口)、控制按键和LED指示灯,通过按键或数字DALI接口可以配置输出电流值,通过数字DALI接口可读回电源工作参数,包括输出电流、内部温度值、负载状态等,驱动电压在较大范围内自动适应。本文的技术可应用于室内外LED照明调光控制。     

两级DC/AC变换器直流输入电流纹波抑制

两级单相逆变器的前级DC/DC变换器输入电流会含有较大的低频纹波电流,这会严重影响直流侧电源的寿命。此处基于电流反馈双半桥(CF-DHB)DC/DC变换器和全桥逆变器构成的两级DC/AC变换器,提出一种新的抑制输入电流纹波的方法,根据变换器的瞬时功率特性,计算出消除电流纹波所需的移相角,进而消除控制器输出量中的纹波分量。能够在保证交流输出电压质量的同时,显著抑制输入电流纹波,并且能够消除负载突变时的电流振荡。实验验证了所提控制方法的有效性。     

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.     

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。     

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。     

一种精确调光的LED电源设计

设计了一种输出电流精确可调的LED电源.系统功率变换部分由PFC和DC/DC两级组成,实现PWM控制输出恒定电流;设计了D/A转换电路和模拟调光电路,将PWM调光信号转换为线性调光电压,实现LED电源输出电流精确可调;采用ATmega8单片机设计了智能调光系统,可以接受RS485总线的调光指令实现256级调光.统测试表明,该电源系统在较大范围内输出电流精确可调,并具有故障检测功能,适合驱动大功率LED路灯、隧道灯.     

基于数字PWM控制器iW3620的AC／DCLED驱动器设计

iW3620是一种利用先进的数字控制技术和在峰值电流型PWM反激式变换器中利用初级侧控制技术的高性能AC／DC离线式LED驱动器。文中介绍了iW3620的功能特点和基于iW3620的AC／DC离线式LED照明电源的设计。     

基于Cuk PFC变换器的LED驱动电源设计

针对传统仅使用功率因数校正(PFC)变换器设计的AC-DC LED驱动电源存在由2倍工频输出电流纹波造成的频闪问题,提出了一种基于Cuk PFC变换器的无频闪LED驱动电源。通过简单的电压模控制,所提变换器可以同时实现功率因数校正和低2倍工频输出电流纹波,实现高功率因数和LED无频闪。最后,通过一台11.2 W的实验样机验证了理论分析的正确性。     

一种100WLED路灯驱动电源设计

设计了一种恒流型100 W LED路灯驱动电源。该电源采用反激拓扑,输入220 V/50 Hz的交流电,能够实现稳定的恒流输出,开路状态下具有限压保护功能。与传统的LED驱动电源相比,该电源兼顾了高效率和功率因数,同时简化了电路结构,降低了成本。在此对该驱动电源的电路进行简要介绍,分析了恒流原理,同时阐述了变压器的设计方法,最后搭建的样机满载效率达到87.5%,功率因数达到0.9以上,带灯后恒流输出在3 A,电流纹波小于50 mA。     

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.     

A universal‐input high‐power‐factor power supply without electrolytic capacitor for multiple lighting LED lamps

The AC–DC power supply for LED lighting application requires a long lifetime while maintaining high‐efficiency, high power factor and low cost. However, a typical design uses electrolytic capacitor as storage capacitor, which is not only bulky but also with short life span, thus hampering performance improvement of the entire LED lighting system. In this article, a SEPIC‐derived power factor correction topology is proposed as the first stage for driving multiple lighting LED lamps. Along with a relatively large voltage ripple allowable in a two‐stage design, the proposal of LED lamp driver is able to eliminate the electrolytic capacitor while maintaining high power factor and high efficiency. To further increase the efficiency of LED driver, we introduced and used the twin‐bus buck converter as the second‐stage current regulator with Pulse Width Modulation (PWM) dimming function. The basic operating principle and the deign consideration are discussed in detail. A 50‐W prototype has been built and tested to verify the proposal. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

三相AC/DC型电力电子变压器高频直流环节回流功率优化控制研究

级联H桥AC/DC型电力电子变压器中的高频直流环节通常采用双有源桥电路DAB(dual-active bridge),并通过移相控制方式进行能量传递。单移相控制会在DAB中引入回流功率,增加系统损耗。在由理想直流电压源供电的DAB中,通过改进的移相控制可以显著抑制回流功率。然而在电力电子变压器PET(power electronic transformer)中,交流电网侧的PWM整流环节会引入二次脉动功率,导致其高频直流环节的输入/输出电压变比存在低频脉动,使得现有的回流功率抑制方法难以获得期望效果。针对这一问题,分析了在PET模块电容电压存在低频脉动的情况下,采用单移相和扩展移相两种控制方式下的回流功率分布特征;同时,结合功率通道型三相AC/DC电力电子变压器,提出了功率解耦和扩展移相协同控制的回流功率抑制方法;通过功率解耦控制,抑制模块电容电压中的低频脉动,维持高频直流环节输入/输出电压变比恒定,并结合扩展移相控制,抑制PET中的回流功率。仿真和实验结果验证了所提方案可以有效抑制三相AC/DC型PET中高频直流环节内的低频脉动功率及回流功率。     

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。     

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.     

电力电子变换器机内辅助开关电源设计与实验

论述了峰值电流控制RCD钳位反激变换器的原理，并首次提出了RCD钳位等关键电路参数设计准则，设计并研制成功的15W 220V 50Hz AC/270V DC/ 15V DC(0.8A),-15V DC(0.15A), 5V DC(0.2A）机内辅助开关电源具有功率密度高，变换效率高，过载与短路能力强，可靠性高等优良的综合性能，在AC／AC，DC／AC，AC／DC、DC／DC等四类电力电子变换器中均具有重要应用价值。     

新型非隔离负电压DC/DC开关电源的设计与实现

针对现有非隔离负电压DC/DC开关电源在带负载能力以及输出纹波上的不足,提出了一种基于峰值电流控制的新型非隔离负电压DC/DC开关电源,实现在连续电流模式(CCM)下输出电容能始终通过输出电感得到充电.进而有效抑制输出纹波的影响,确保了负电源的高效率工作和带负载能力.实验结果验证了设计的可行性和有效性.