一种照明用大功率LED驱动电路研究.pdf
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照明用大功率无桥 LED 驱动电路研究 (修改稿)
大功率高亮度发光二极管(即 LED )具有发光效率高、体积小、重量轻、使用安全的
特点, 尤其可贵的是它的使用寿命极长 [1] ,是一种非常理想的照明光源。 由它来取代白炽灯、
荧光灯等传统照明光源将会为我们国家节省大量电力, 有效减少温室气体排放和由于更新照
明设施而产生的大量垃圾。但是,由于 LED
特性的非线性和温度的敏感性 [2] 它必须用恒
流源为其供电, 同时为了达到节电和减少对电
网供电质量的影响, 还必须要求它的驱动电路
具有很高的性能, 既很高的效率、 很高的功率
因数、向电网很小的谐波电流注入以及较低的
成本和较小的体积重量。 满足这些要求且直接
利用工频电网供电的大功率 LED 驱动电路已
有讨论 [3] 但还很少,且都还有进一步完善和提
高之处。本文提出一种照明用大功率无桥 LED
驱动电路 [4] ,可以很好地满足以上要求。
2、电路工作过程
该 LED 驱动主电路如图一所示,电路中与场效应管并联的二极管是该场效应管的寄生
二极管。该电路的主要特点是:一、省去了整流桥,减少了工作电流通过功率器件的数目,
可有效提高电路的工作效率;二、由两
个场效应管构成的电子开关 Q 、Q 同时
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通断,由于他们的源极共地,因而可简
化其控制电路;三、场效应管控制电压
的脉冲宽度和幅度均跟随工频电源电压
ui 的幅度变化而按正弦规律变化,如图
二所示;四、用脉冲变压器 B 替代储能
电感的作用并接在交流回路中;五、变
压器 B 的初级线圈 L 、L 工作在电流准
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连续状态也就是在电感电流下降到零的时刻开始一个新的周期, 这样可以保证电路的工作电
流随电子开关的导通时间按线性变化。脉冲变压器 B 的次级线圈 L3 连接控制电路,使电子
开关 Q 、Q 按预定的规律进行通断变化。 这个电路可同时完成电压变换和功率因数校正 (PFC)
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功能,在电源输入端接一简单的 LC 滤波器可进一步减小高频谐波电流向电网的注入。
为分析电路工作原理方便,假设电路中脉冲变压器 B 的初级线圈 L 、 L 的电感量
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L L L ,电子开关场效应管缓冲电容 C 、C 的容量 C C C
1 2 B 1 2 1 2 0 ,其余元件除作为
负载的 LED 外均视为理想元件,且电路工作状态已经稳定。
电路的工作情况如图三所示。设电源电压为 u U t 且 U >
i im sin ,负载电压为 U0 0
1
U 时,在 u 的正半周,
im i
2
电路的工作过程可分为以下
几个阶段,波形如图四所示。
(1)t ~t 期间, Q 、
0 1 1
Q2 的控制信号变为高电平,
电感电流 i 通过变压器 B 的初级线圈 L 和 L 、场效应管 Q 和 Q 的寄生二极管和电源 u
L 1
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