闪无电解电容的AC-DC LED驱动电源设计v8彩票

2020-06-05 03:54字体:
  

  摘 要:高牢靠性、高效劳、高功率因数、低本钱的LED 驱动是保障LED 发光品德和本能的合节。一种无频闪无电解电容LED 驱动电源依然被提出,它席卷一个无电解电容的PFC 变换器和一个正在LED 输出端并联的双向变换器,此中双向变换器是用来汲取LED 中的低频调换脉动电流,以抵达取消LED 照明频闪的主意。为了减小双向变换器直流侧的储能电容,储能电容计划为电压纹波大脉动。本文正在此根蒂上,领会了直流侧电容大纹波给双向变换器带来的非线性题目(增大了双向变换器电流跟踪的稳态偏差),对双向变换器举行稳态修模,为了减小其电流跟踪的稳态偏差,提出了一种刷新型的左右战术,仿真结果验证了此设施的精确性。

  跟着寰宇各邦正在慢慢禁止进口和发售普遍照解析炽灯,新型、绿色、高效、长命命的LED 照明技巧取得了空前的生长[1]。长命命是LED 照明的最大长处之一,它的均匀应用寿命抵达80000- 100000 小时[2]。对付单级式的LED 驱动电源,假若采用市电供电,为了抵达高功率因数(Power Factor, PF),餍足IEC61000-3-2的谐波央浼[3], LED 照明须要一个功率因数校正变换器(Power Factor Correction, PFC)。当功率因数为1 时,输入电流为与输入电压同相位的正弦波,以是其输入功率发现两倍输入频率的脉动外面,对付恒定输出功率的LED,为了立室瞬时输入输出功率的不服均,v8彩票须要一个储能电容。储能电容很大,人人选用电解电容,而电解电容的应用寿命唯有10000 小时掌握[4],是影响LED 驱动电源具体寿命的苛重元件。为了进步AC-DC LED 驱动电源的应用寿命,有须要去除电解电容。符合低浸功率因数以减小输入功率脉动,如正在输入电流中注入三次和五次谐波[5, 6],如许就能够减小储能电容巨细。采用脉动电流来驱动LED,如许瞬时输入和输出功率雷同或者亲密,能够减小或者取消储能电容[7-10]。脉动电流驱动LED 凡是用于景观或者街道照明,正在极少对光源质地央浼较高的场统一不适合。采用电感谢作储能元件能够庖代或者减小储能电容,可是电感的储能密度较小,其体积较大,同时还会存正在损耗[11]。增大储能电容上电压波能够减小电容的容值[12-14]。文献[13]提出了一种无频

  闪无电解电容的AC-DC LED 驱动电源,如图1 所示。它由一个PFC 变换器、一个双向变换器和一个CL 滤波器构成。此中电感Lo 与电容Co 组成低通滤波器,以滞碍开合频率及其倍数次的电流谐波流入LED,故此处的电容Co 并不负责储能效力,能够应用容量较小的薄膜电容或者瓷片电容,此时PFC 输出电流io 含有两倍输入频率的脉动电流。为了使LED 的驱动电流io为一个恒定的直流电流,正在PFC 变换器的输出端并联了一个双向变换器,并使双向变换器的输入电流ib 等于PFC 输出电流中两倍输入频率的调换分量,如许就处置了LED 照明的频闪题目。双向变换器的直流侧电容Cdc 采用了储能电容电压大纹波减小容值的设施,正在脉动电压雷同的情状下,为了进一步减小容值,可

  本文正在无频闪无电解电容AC-DC LED 驱动电源的根蒂上,领会了其双向变换器直流侧电容纹波给双向变换器开合管的占空比带来的非线性题目,因为古板的线性左右设施无法供给这局限含量,最终呈现正在增大了双向变换器电流跟踪的稳态偏差上,使得LED驱动电流产生了畸变。针对无频闪无电解电容AC-DCLED 驱动电源中存正在的题目,本文正在双向变换器中提出了一种刷新型的左右战术,低浸直流侧电容纹波带来非线性题目的影响,进步双向变换器跟踪正弦调换基准的材干,取消LED 电流的畸变。

  文献[13]具体领会了无频闪无电解电容AC-DCLED 驱动电源的事情道理,本文只做大略先容。这里的PFC 变换器采用电流断续形式(DiscontinuousCurrent Mode, DCM)的反激变换器,如图2 所示。

  反激变换器采用均匀电流左右以抵达恒定均匀值输出的主意。从上面的领会能够看出,因为没有电解电容,脉动电流中含有两倍输入频率的调换分量,会惹起LED 发光的频闪。为此,正在反激变换器的滤波电容Co 上并联一个双向变换器, 本文采用的是Buck/Boost 双向变换器,如图3 所示。插手双向变换器后,Lo 中苛重流过直流电流,其高频电流纹波较小,以是能够为电容Co 两头电压即双向变换器输入侧电压等于LED 两头电压Vo。

  双向变换器采用双闭环左右。为了使Buck/Boost双向变换器能够寻常事情,须要保障直流侧电容Cdc的最低电压高于输入端电压Vo。电压外环对直流侧电容电压的均匀值举行左右,其输出与给定的电流基准iref(通过采样反激变换器副边电流滤波取得其两倍输入频率的调换分量)按比例系数k 相加后动作电流内环的基准,电流内环采用均匀电流左右,使双向变换器的输入电流均匀值跟踪电流基准,那么反激变换器输出端的电流举行分流,两倍输入频率的调换分量流入了双向变换器,由式(4)得:

  发觉因为直流侧电容电压的均匀值褂讪,占空比中的直流因素不随负载产生改变;跟着负载的扩充,电容的纹波增大,所需占空比的低频因素会迅疾扩充,如许会使得线性电流调动器亏损以供给这局限低频因素,只可通过增大电流跟踪的稳态偏差来补充这些低频因素,最终导致LED 的输出电流畸变。假若负载Po=Pmax,那么做出满载情状下差异电容容值下占空比各次谐波幅值的改变情状,如图7 所示。正在负载和直流侧电容电压恒定的情状下,跟着电容的减小,占空比低频分量敏捷增大,以是能够研究凭据占空比的外达式计划非线性的左右器,正在不影响体例不乱性的条件下,抵达双向变换器正弦电流基准的无差跟踪,低浸占空比非线性对LED 输出电流的影响。

  变占空比左右的思念依然使用于高功率因数的DCM PFC 变换器[15],将此设施使用于双向变器的左右电途中。窥察式(15),假若正在工频周期内,使双向变换器开合管Q1 的占空比遵守外面值改变,将会使双向变换器直流侧电容电压遵守外面外面改变,那么输入电流也会以两倍输入频率的调换基准改变。因为双向变换器开合管Q1 和Q2 是互补导通的,那么为了完毕大略,这里挑选左右开合管Q2,由式(15)能够取得其占空比d为:

  为了验证刷新型左右战术能够减小双向变换器电流跟踪的稳态偏差,减小LED驱动电流的畸变,v8彩票用Saber软件搭修了一个采用刷新型左右战术的无频闪无电解电容AC-DC LED驱动电源。其苛重参数如下:调换输入电压为220 VAC/50Hz,满载输出均匀电流Io=0.7A,输出电压Vo=48V,双向变换器电感为1.4mH,直流侧电容为4.7F,其电压的均匀值为150V,锯齿波幅值Vm=3V。图9和图10不同给出了满载和半载情状下滤除高频分量的副边电流、双向变换器的电感电流、LED输出电流和储能电容电压的仿真波形。能够发觉满载输出电流的峰峰值为110mA,是均匀值700mA的15.7%;半载时输出电流的峰峰值为22mA是均匀值350mA的6.3%,LED输出电流畸变水准较大。

  图11和图12不同给出了采用刷新型左右战术时满载和半载下的仿真波形,此时满载情状下输出电流的峰峰值为13mA,是均匀值的1.9%;半载情状下输出电流的峰峰值为7mA,是均匀值的2.0%。图13和图14不同给出了刷新前后满载和半载输出电流的频谱,能够发觉采用刷新型的左右战术能够大大减小LED驱动电流中的低频分量,控制LED输出电流的畸变,仿真结果验证了此设施的精确性和有用性。

  本文对无频闪无电解电容AC-DC LED 驱动电源中的Buck/Boost 型双向变换器举行了稳态领会,领会了直流侧电容电压纹波酿成的双向变换器非线性题目,为了减小双向变换器输入电流对两倍工频调换电流基准的跟踪偏差,提出了一种刷新型变占空比的非线性左右战术,改革了原先LED 驱动电流畸变的题目。

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