CN104994664B - 一种漏感能量回馈的单级降压型led驱动电路 - Google Patents

一种漏感能量回馈的单级降压型led驱动电路 Download PDF

Info

Publication number
CN104994664B
CN104994664B CN201510465321.3A CN201510465321A CN104994664B CN 104994664 B CN104994664 B CN 104994664B CN 201510465321 A CN201510465321 A CN 201510465321A CN 104994664 B CN104994664 B CN 104994664B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power diode
power
diode
anode
leakage inductance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510465321.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104994664A (zh
Inventor
林维明
王信泽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201510465321.3A priority Critical patent/CN104994664B/zh
Publication of CN104994664A publication Critical patent/CN104994664A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104994664B publication Critical patent/CN104994664B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明涉及一种漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路，包括一输入交流电源Vin和LED灯负载、一功率MOS开关管Q1、一功率MOS开关管Q2、一整流功率二极管D1、一整流功率二极管D2、一整流功率二极管D3、一整流功率二极管D4、一快恢复二极管D5、一快恢复二极管D6、一快恢复二极管D7、一快恢复二极管D8、一快恢复二极管D9、一快恢复二极管D10、一中间电解电容CB、一输出电解电容Co、一前级Buck电路电感LBuck、一变压器Tr及其等效漏感Llk。本发明通过将前级BUCK电路与后级漏感能量回馈利用的双管反激电路集成为单级LED驱动电路，实现低电压开关应力、高变换效率、和恒定的电流输出等功能。

Description

一种漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别是一种漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路。
背景技术
漏感产生于线圈的耦合不完全，所以漏感主要出现在线圈耦合的场合，如变压器、电感器。变压器的漏感可以描述为变压器初级线圈所产生的磁力线不能完全通过次级线圈，因此产生了漏磁通，并等效为漏感产生的磁通。因为变压器漏感的存在使得变压器原边的能量不能百分之百的传递至副边，造成能量利用的不完全，也增加了损耗。
开关变换器中的高频漏感的存在对电路拓扑中开关器件的应力影响很大，当电路主开关管断开的瞬间，存储能量的漏感会产生反电动势应力尖峰，容易造成开关器件过压击穿，漏感还可能与电路中的分布电容以及变压器线圈的分布电容组成振荡回路，使电路产生振荡并向外辐射电磁能量，造成电磁干扰。因为反激变换器变压器是带气隙的变压器，所以反激电路的漏感值大小和所存储能量远要大于正激电路和其他隔离变换器电路，即漏感对反激电路的影响比对和其它采用隔离变压器的隔离电路的影响大很多。
发明内容
有鉴于此，针对反激变换器应用，本发明的目的是提出一种漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路，实现更低的开关管电压应力和恒流输出，并通过构建变压器漏感能量回馈回路，实现变压器漏感能量的回馈利用，减少开关应力，提高器件工作可靠性和电路变换效率。
本发明采用以下方案实现：一种漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路，包括一输入交流电压源Vin、LED灯负载，所述输入单相交流电压源Vin的L端连接一第一功率二极管D1的阳极以及一第三功率二极管D3的阴极，所述输入单相交流电压源Vin的N端连接一第四功率二极管D4的阴极以及一第二功率二极管D2的阳极；所述第一功率二极管D1的阴极连接所述第二功率二极管D2的阴极、一第五功率二极管D5的阴极、一电感LBuck的一端；所述第四功率二极管D4的阳极连接所述第三功率二极管D3的阳极、一第六功率二极管D6的阳极、一第二功率MOS管Q2的源极；所述第二功率MOS管Q2的漏极连接一第八功率二极管D8的阳极、一第七功率二极管D7的阴极、一变压器Tr的原边异名端，所述第二功率MOS管Q2的栅极连接第一路PWM控制信号；所述第五功率二极管D5的阳极连接第七功率二极管D7的阳极、第六功率二极管D6的阴极、一第九功率二极管D9的阳极、一中间电容CB的负端；所述中间电容CB的正端连接电感LBuck的另一端、第八功率二极管D8的阴极、一第一功率MOS管Q1的漏极，所述第一功率MOS管Q1的栅极连接第二路PWM控制信号；所述第一功率MOS管Q1的源极连接所述第九功率二极管D9的阴极、变压器Tr的原边同名端；所述变压器Tr副边的异名端连接一第十功率二极管D10的阳极；所述的第十二极管D10的阴极连接一输出电容CO的正端，所述输出电容CO的负端连接到变压器Tr副边的同名端；所述输出电容CO的正、负端连接所述LED灯负载。
进一步地，所述变压器Tr是高频变压器，所述变压器Tr原副边的同名端是反方向激磁的。
进一步地，所述第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第三功率二极管D3、第四功率二极管D4是整流功率二极管；所述第五功率二极管D5、第六功率二极管D6、第七功率二极管D7、第八功率二极管D8、第九功率二极管D9、第十功率二极管D10是快恢复功率二极管。
进一步地，所述中间电容CB是电解电容。
进一步地，所述输出电容CO是电解电容。
进一步地，所述第一功率MOS管Q1与所述第二功率MOS管Q2采用同时导通、同时关断的工作方式。
进一步地，所述漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路的前级BUCK电路和后级双管反激电路设计工作在电流断续模式。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1．单级电路只需要一套控制方案，使用更少半导体器件，减小了控制电路的复杂性，节约了成本，同时提高整机转换效率；
2．与一般电路相比，本发明为变压器漏感增加了能量回馈回路，对漏感能量进行有效利用，降低开关管的电压应力。
附图说明
图1是本发明的漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路。
图2是本发明的漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路在电感LBuck电流断续模式工作，功率MOS管Q1和功率MOS管Q2导通时，输入交流电压经整流后输出对LBuck电感和中间电容CB进行充电的工作模态示意图。
图3是本发明的漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路在电感LBuck电流断续模式工作，功率MOS管Q1和功率MOS管Q2导通，处于Buck电路工作死区时，中间电容CB对反激变压器励磁电感和漏感Llk进行励磁的工作模态示意图。
图4本发明的漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路在电感LBuck电流断续模式工作，功率MOS管Q1和功率MOS管Q2导通时，当流过LBuck电感的电流小于流过反激变压器原边电流时，输入交流电压经整流后输出与中间电容CB一起对反激变压器励磁电感和漏感进行励磁的工作模态示意图。
图5是本发明的漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路在电感LBuck电流断续模式工作，功率MOS管Q1和功率MOS开关管Q2导通时，当流过LBuck电感的电流大于流过反激变压器原边电流时，输入交流电压经整流后输出对中间电容CB充电，同时还对反激变压器励磁电感和漏感进行励磁的工作模态示意图。
图6是本发明的漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路在电感LBuck电流断续模式工作，功率MOS管Q1和功率MOS管Q2关断时，LBuck电感续流，反激变压器漏感能量回馈的工作模态示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本实施例提供了一种漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路，包括一输入单相交流电压源Vin、LED灯负载，所述输入交流电压源Vin的L端连接一第一功率二极管D1的阳极以及一第三功率二极管D3的阴极，所述输入交流电压源Vin的N端连接一第四功率二极管D4的阴极以及一第二功率二极管D2的阳极；所述第一功率二极管D1的阴极连接所述第二功率二极管D2的阴极、一第五功率二极管D5的阴极、一电感LBuck的一端；所述第四功率二极管D4的阳极连接所述第三功率二极管D3的阳极、一第六功率二极管D6的阳极、一第二功率MOS管Q2的源极；所述第二功率MOS管Q2的漏极连接一第八功率二极管D8的阳极、一第七功率二极管D7的阴极、一变压器Tr的原边异名端，所述第二功率MOS管Q2的栅极连接第一路PWM控制信号；所述第五功率二极管D5的阳极连接第七功率二极管D7的阳极、第六功率二极管D6的阴极、一第九功率二极管D9的阳极、一中间电容CB的负端；所述中间电容CB的正端连接电感LBuck的另一端、第八功率二极管D8的阴极、一第一功率MOS管Q1的漏极，所述第一功率MOS管Q1的栅极连接第二路PWM控制信号；所述第一功率MOS管Q1的源极连接所述第九功率二极管D9的阴极、变压器Tr的原边同名端；所述变压器Tr副边的异名端连接一第十功率二极管D10的阳极；所述的第十二极管D10的阴极连接一输出电容CO的正端，所述输出电容CO的负端连接到变压器Tr副边的同名端；所述输出电容CO的正、负端连接所述LED灯负载。
在本实施例中，所述变压器Tr是高频变压器，所述变压器Tr原副边的同名端是反方向激磁的。所述第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第三功率二极管D3、第四功率二极管D4是整流功率二极管；所述第五功率二极管D5、第六功率二极管D6、第七功率二极管D7、第八功率二极管D8、第九功率二极管D9、第十功率二极管D10是快恢复功率二极管。较佳地，所述中间电容CB与所述输出电容CO是电解电容。进一步地，所述第一功率MOS管Q1与所述第二功率MOS管Q2采用同时导通、同时关断的工作方式。同时，所述漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路的前级BUCK电路和后级双管反激电路设计工作在电流断续模式。
本实施例通过采用漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路，实现高效恒流输出，降低电路开关管的电压应力，减少半导体功率器件和提高效率，并能同时实现功率因数校正功能。下面结合图2至图6中具体说明本发明漏感能量回馈单级降压型LED驱动电路在前后级都处于电流断续模式（DCM模式）下的具体工作模态，以下均以电源正半周为例。
如图2所示，在本实施例中，当功率MOS管Q1和Q2导通时，输入交流电压源Vin经过整流桥整流输出后通过二极管D7和开关管Q2 对LBuck电感和中间电容CB进行充电，建立时间很短。副边输出电容CO对负载放电。此时，快恢复功率二极管D5、D8、D9、D10承受反向电压而截止，D6被短路。
如图3所示，在本实施例中，在功率MOS管Q1和Q2导通，Buck电路处于工作死区时，中间电容CB经过开关管Q1、反激变压器Tr原边、开关管Q2和二极管D6对反激变压器励磁电感和漏感Llk进行励磁，副边输出电容CO对负载放电。此时，快恢复功率二极管D5、D7、D8、D9、D10承受反向电压而截止。
如图4所示，在本实施例中，在功率MOS管Q1和Q2导通时，当流过Buck电感LBuck的电流小于流过反激变压器原边电流时，输入交流电压源Vin经过整流桥整流输出后通过开关管Q1、反激变压器原边、开关管Q2对反激变压器励磁电感和漏感进行励磁。中间电容CB通过开关管Q1、反激变压器原边、开关管Q2和二极管D6对反激变压器励磁电感和漏感进行励磁，副边输出电容CO对负载放电。此时，快恢复功率二极管D5、D7、D8、D9、D10承受反向电压而截止。
如图5所示，在本实施例中，当功率MOS管Q1和Q2导通时，当流过Buck电感LBuck的电流大于流过反激变压器原边电流时，输入交流电压源Vin经过整流桥整流输出后一部分能量通过二极管D7对Buck电感和中间电容CB进行充电；另一部分能量经过开关管Q1、反激变压器原边、开关管Q2对反激变压器励磁电感和漏感进行励磁，副边输出电容CO对负载放电。此时，快恢复功率二极管D5、D8、D9、D10承受反向电压而截止，D6被短路。
如图6所示，在本实施例中，当功率MOS管Q1和Q2关断时，Buck电感LBuck通过中间电容CB和二极管D5续流，反激变压器将能量传递至副边，通过D10对输出电容CO充电，并向负载LED灯供电。同时反激变压器漏感能量通过二极管D8、D9回馈至中间电容CB。此时，快恢复功率二极管D6、D7承受反向电压而截止。
以上是本实施例在稳态工作时，一个开关周期的5个工作模态的等效电路，本实施例将重复图2至图6的工作过程，周而复始。
综上所述，本发明提出漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路，就是在电路开关管关断期间，将变压器的漏感能量回馈至一个中间电容，当开关管再次导通时，漏感能量再次循环利用。这样不仅减小了主开关管电压应力，减小了副边输出二极管的电压应力，减小了损耗，同时也改善了电路的EMI特性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路，包括一输入交流电压源Vin和LED灯负载，其特征在于：所述输入单相交流电压源Vin的L端连接一第一功率二极管D1的阳极以及一第三功率二极管D3的阴极，所述输入单相交流电压源Vin的N端连接一第四功率二极管D4的阴极以及一第二功率二极管D2的阳极；所述第一功率二极管D1的阴极连接所述第二功率二极管D2的阴极、一第五功率二极管D5的阴极、一电感LBuck的一端；所述第四功率二极管D4的阳极连接所述第三功率二极管D3的阳极、一第六功率二极管D6的阳极、一第二功率MOS管Q2的源极；所述第二功率MOS管Q2的漏极连接一第八功率二极管D8的阳极、一第七功率二极管D7的阴极、变压器Tr的原边异名端，所述第二功率MOS管Q2的栅极连接第一路PWM控制信号；所述第五功率二极管D5的阳极连接第七功率二极管D7的阳极、第六功率二极管D6的阴极、一第九功率二极管D9的阳极、一中间电容CB的负端；所述中间电容CB的正端连接电感LBuck的另一端、第八功率二极管D8的阴极、一第一功率MOS管Q1的漏极，所述第一功率MOS管Q1的栅极连接第二路PWM控制信号；所述第一功率MOS管Q1的源极连接所述第九功率二极管D9的阴极、变压器Tr的原边同名端；所述变压器Tr副边的异名端连接一第十功率二极管D10的阳极；所述的第十二极管D10的阴极连接一输出电容CO的正端，所述输出电容CO的负端连接到变压器Tr副边的同名端；所述输出电容CO的正、负端连接所述LED灯负载；
所述第一功率MOS管Q1与所述第二功率MOS管Q2采用同时导通、同时关断的工作方式；
所述漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路的前级BUCK电路和后级双管反激电路设计工作在电流断续模式。
2.根据权利要求1所述的一种漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路，其特征在于：所述变压器Tr是高频变压器，所述变压器Tr原副边的同名端是反方向激磁的。
3.根据权利要求1所述的一种漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路，其特征在于：所述第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第三功率二极管D3、第四功率二极管D4是整流功率二极管；所述第五功率二极管D5、第六功率二极管D6、第七功率二极管D7、第八功率二极管D8、第九功率二极管D9、第十功率二极管D10是快恢复功率二极管。
4.根据权利要求1所述的一种漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路，其特征在于：所述中间电容CB是电解电容。
5.根据权利要求1所述的一种漏感能量回馈的单级降压型LED驱动电路，其特征在于：所述输出电容CO是电解电容。
CN201510465321.3A 2015-08-03 2015-08-03 一种漏感能量回馈的单级降压型led驱动电路 Expired - Fee Related CN104994664B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510465321.3A CN104994664B (zh) 2015-08-03 2015-08-03 一种漏感能量回馈的单级降压型led驱动电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510465321.3A CN104994664B (zh) 2015-08-03 2015-08-03 一种漏感能量回馈的单级降压型led驱动电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104994664A CN104994664A (zh) 2015-10-21
CN104994664B true CN104994664B (zh) 2018-05-04

Family

ID=54306379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510465321.3A Expired - Fee Related CN104994664B (zh) 2015-08-03 2015-08-03 一种漏感能量回馈的单级降压型led驱动电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104994664B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105517253B (zh) * 2016-01-27 2017-06-06 福州大学 一种复合辅助绕组TiBuck‑Flyback单级LED驱动电路
CN105682303B (zh) * 2016-04-05 2019-07-12 深圳市莱福德光电有限公司 一种双管反激的单级pfc的led电路
CN106059316B (zh) * 2016-07-28 2019-07-02 国网山东省电力公司东营供电公司 一种高降压比的快响应直流变换器***
CN106535400B (zh) * 2016-11-16 2018-02-09 福州大学 一种单级低开关应力和低输出纹波的led驱动电路
CN108235509B (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 福州大学 一种集成降压Cuk和LLC电路的单级LED驱动电路
CN108199586A (zh) * 2018-01-25 2018-06-22 太原理工大学 一种高电位高压直流取能电源装置
CN113541448A (zh) * 2021-07-22 2021-10-22 山东鲁软数字科技有限公司智慧能源分公司 一种能够实现磁隔离多输入多输出柔性直流输电供电电路

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6751104B2 (en) * 2000-02-02 2004-06-15 The Regents Of The University Of California Single-stage power factor correction method to reduce energy storage capacitor voltage and circuit for same
US6781351B2 (en) * 2002-08-17 2004-08-24 Supertex Inc. AC/DC cascaded power converters having high DC conversion ratio and improved AC line harmonics
CN203775058U (zh) * 2014-03-26 2014-08-13 浙江駻捷新能源科技有限公司 一种基于单端反激变压器漏感能量利用的led驱动电源
CN104022655A (zh) * 2014-06-24 2014-09-03 上海大学 一种基于反激变换器漏感能量利用的无电解电容led驱动电源

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Novel Primary-Side Regulation Scheme for Single-Stage High-Power-Factor AC–DC LED Driving Circuit;Yan-Cun Li; Chern-Lin Chen;《IEEE Transactions on Industrial Electronics》;20131231;正文第4978页-第4986页 *
A Universal-Input Single-Stage High-Power-Factor Power Supply for HB-LEDs Based on Integrated Buck-Flyback Converter;D.Gaxio;J.M.Alsnso.at;《2009 Twenty-Fourth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition》;20091231;正文第570页-第576页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104994664A (zh) 2015-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104994664B (zh) 一种漏感能量回馈的单级降压型led驱动电路
CN102523650B (zh) 一种led电流检测和控制电路
CN100588095C (zh) 单向dc-dc变换器
CN110168896A (zh) Dc到dc变流器和控制方法
WO2015096613A1 (zh) 在线互动式不间断电源及其控制方法
CN104506039A (zh) 一种双向隔离直流-直流变换器
CN102111008A (zh) 电动汽车的高压电池充电***架构
CN103391007A (zh) 一种llc串联谐振转换器
CN105024534B (zh) 具功率因数修正的转换器电路
TWI465027B (zh) 全橋式準諧振直流－直流轉換器及其驅動方法
CN204244077U (zh) 一种双向隔离直流-直流变换器
CN100438286C (zh) 双管双正激升压式单级功率因数校正电路
CN103997248A (zh) 具有高电压增益的开关耦合电感软开关单级可升压逆变器
CN106535402B (zh) 一种单级单开关降压式漏感能量利用的led驱动电路
CN107222096A (zh) 隔离式并联cuk推挽拓扑
CN104780692B (zh) 一种单级无桥双Boost与Flyback集成的LED驱动电路
CN112003467A (zh) 一种三开关管无桥型Cuk功率因数校正变换器
CN102371416B (zh) 一种单开关节能逆变焊机
CN101854122B (zh) 高压逆变低压斩波式焊接电源
TW201436437A (zh) 高效率可逆式單輸入多輸出直流轉換器
CN104284481A (zh) 无桥无电解电容低纹波大功率led灯恒流电源
CN107222109B (zh) 一种含有源缓冲器的双向隔离式dc-dc变换器
CN206302616U (zh) 一种无损缓冲的单级降压式led驱动电路
JP2013158168A (ja) 共振型コンバータ
TWI399010B (zh) Power supply

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180504

Termination date: 20210803