基于双向变换器的led照明驱动电源的研究

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1、基于双向变换器的Lro照明驱动电源的研究摘要：针对传统的LED照明驱动电源幣体寿命短、效率较低的缺点，采用一种菡于双向变换器的LED照明驱动屯源电路，详细分析双向变换器输出侧储能电容的能量变化。建立互补PWM控制双向变换器的小信号模型，并对系统进行频域分析，设计了合适的控制器参数，实现双向变换器电压电流双闭环的控制。实验结果验证了方法的可行性。关键词：双内变换器；LED照明驱动电源；去电解电容；效率中图分类号：TM923文献标识码：AALEDLightingDriverbasedontheBidirectionalConverterAbst

2、ract:ConsideringthattraditionalLEDlightingdrivergenerallyemploysanelectrolyticcapacitorasthestoragecomponents,whichcausesitsshortlifespanandlowefficiency,aLEDlightingdriverbasedonthebidirectionalconverterisproposed.Theenergystorageofcapacitorofthebidirectionalconverterisan

3、alyzed.SmallsignalmodelofbidirectionalconverterbasedoncomplementaryPWMcontrolstrategyisbuilt，andthesystemfrequencydomainisanalyzed,appropriatecontrollerparameterareobtained,thusrealizethedoubleclosedloopcontrolofbidirectionalconverter.Experimentalresultsverifythefeasibilit

4、y.Keywords:BidirectionalConverter;LEDLightingDriver;ElectrolyticCapacitor;Efficiency1引言LED作为继白炽灯、荧光灯和高压钠灯之后的第四代光源，以其高光效、长寿命、节能、体积紧促等诸多优点A逐渐成为照明市场的主导产品。LED作为大电流、低电压的半导体器件，流过其电流的大小决定了LED的发光强度。目前没计LED照明驱动电源时，主要考虑以下两方而：一方而，根据市场调查及实验情况统计，LED灯具故障80%源于LED照明驱动电源的可靠性差，而驱动电源中最力脆弱的部件

5、是电解电容，导致LED灯具的使用寿命远低于LED80-100kh口的长寿命。为了提岛LED照明驱动电源的使用寿命，有必要去除电解电容。文献［3-4］从输入端着手，在输入电流中注入3次和5次谐波，以降低功率因数为代价，减小输入功率的脉动量，减小了储能电界大小。文献［5-6］从输出端着手，采用脉动电流驱动LED，这样瞬时输入和输出功率接近或者相同，可以减小储能电容大小。文献［7］增大储能电容上的电压纹波也可减小储能电容大小。另一方面，LED照明驱动电源耑要经过功率因数校正、DC/DC、恒流等环节的功率损耗，R前，商业化的开关电源效率约为80%^

6、作为半导体照明用电源，其转换效率仍须进一步提升。综合以上两方而的考虑，论文采用一种基于双向变换器的LED照明驱动电源,不仅去除电解电容，延长LED驱动电源的使用寿命，而且由于双向变换器的引入，提高LED照明驱动电源的效率。2基于双向变换器的LED照明驱动电源的拓扑方案在交流供电场合，为达到高功率因数(powerfactor,PF),满足IEC61000-3-2的谐波要求［91,LED照明驱动电源一般巾PFC变换器和DC/DC变换器两部分组成，如图1。阁1传统的LED照明驯动电源结构枢阁Fig.IBlockdiagramofconventio

7、nalAC/DCLEDDriver阁2祯于双向变换器的LED照叫驱动电源结构框阁Fig.2BlockdiagramofACZDCLEDDriverbasedonBidirectionalconverter论文采用图2的基于双向变换器的LED照明驱动电源结构[1()],这种电路结构主要具有两个优占.1)去除电解电容设输入电压力：W/z,(0=UmSinM其屮，是输入电压幅值；co=2mr；r是输入电压周期；当PF=1时，输入电流‘为:分输出给LED负载，一部分参与储能电容的能量变化，图3中阴影部分为储能电容储存和释放的能量。TJTJ-tcT2

8、*阁3—定LED屯流纹波吋，输入功率、输出功率波形阁Fig.3Waveformsoftheinputpower,andoutputpowerwithcertainLEDcurre