两开关无电解电容LED驱动电路拓扑及控制策略.pdfVIP

2024年9月电工技术学报9No.18

Vo1.39

第39卷第18期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYSep.2024

D0I:10.19595/ki.1000-6753.tces.231292

两开关无电解电容LED马

驱动电路拓扑及

控制策略

林国庆黄远彬

（福州大学福建省新能源发电与电能变换重点实验室1350116)

福州

摘要LED驱动电源常因含有平衡输入输出功率的电解电容而导致寿命大打折扣，为延长

LED驱动电源的使用寿命以及提高其可靠性，该文提出一种两开关无电解电容LED驱动电路拓

扑，该拓扑以反激变换器为基础，通过集成的辅助储能电容实现输入输出瞬时功率平衡，从而大

大地减小了抑制输出电流低频纹波所需的电容器容值，实现无电解电容化，并充分吸收漏感能量，

使电源效率得到提高。详细分析该电路拓扑的工作原理及各个模态，给出参数设计方法，并提出

相应控制策略，最后，搭建一台35W原理样机验证了该电路拓扑的可行性。

关键词：LED驱动电路无电解电容低频纹波抑制漏感吸收

中图分类号：TM46

为了使LED驱动电路无电解电容化，实现长寿

0引言命，国内外学者纷纷在改进控制策略[12-17]和优化拓

在全球能源危机背景之下，作为必威体育精装版一代照明扑结构[18-23]等方面展开研究[24-26]。文献[12-14]采用

电光源的发光二极管（LightEmittingDiode,LED）向输入电流中注入奇次谐波的谐波注入法实现无电

凭借其节能、环保、寿命长、体积小等优点在各个解电容化，但是注入的谐波会改变输入电流波形而

照明领域广受欢迎，并在不断开拓新的应用场降低LED驱动电源的功率因数，故该方法不宜应用

景[1-3]。IEC61000-3-2ClassC标准对LED驱动电在对功率因数指标严格的场景。文献[15-17]采用增

源的谐波和功率因数提出要求，LED驱动电源应具加输出电流纹波的脉动电流驱动法以减小输出电容

备功率因数校正（PowerFactorCorrection,PFC）功的容值，虽然实现了电路的无电解电容化，但是输

能[4-5]。单位功率因数下LED驱动电源的输入电压出电流的低频纹波会导致LED灯频闪，长时间处于

电流同频同相，因此输入功率呈二倍工频脉动形式，这种照明场所人的身体健康会受到危害。文献

这与LED所需的恒定输出功率不匹配，传统LED[18-19]采用双向变换器与LED输出并联的方法，输

驱动电源通常使用大容量的电解电容缓冲二者之间入与输出间的脉动功率差通过双向变换器吸收，从

的瞬时功率差，但含有电解电容的LED驱动电源无而减小了输出电容所需容值，但是引入双向变换器

法实现长寿命[6-8]，因为电解电容的寿命较短，约为增加了电路所需的开关器件，增加了电路复杂性和

10000h，远不如LED自身的寿命（约100000h），成本。文献[20-21]采用串联补偿法，将输出与补偿

并且电解电容功率密度低，体积庞大，无法满足电路串联起来抵消输出电压纹波，使输出电压平稳，

LED驱动电源小型化、轻量化的要求[9]。因此，实但是该方法控制复杂，且补偿电路的相位差会导致

现无电解电容成为LED驱动电源的研究热点之输出不稳定。文献[22-23]采用在反激变换器耦合电

一[10-11]感上新增辅助绕组第三端口的方法，通过双向变换

器在输入功率高时吸收能量