有源紋波補償降壓型LED驅(qū)動電源.pdf

1、隨著半導體材料氮化鎵的技術突破和大功率白光發(fā)光二極管(light-emittingdiode，LED)的問世，LED開始進入照明領域，具有廣闊的發(fā)展前景。LED驅(qū)動電源的可靠性和紋波特性受到國內(nèi)外學者的關注。紋波電流對LED的發(fā)光效率和半衰期有較大影響，驅(qū)動電源的可靠性是制約LED燈具壽命的“短板”。目前，研究報道主要局限于開關電源驅(qū)動，電源的紋波特性和可靠性均與大容量的電解電容相關。開關電源普遍采用電解電容濾波，因電解電容自身因素導致

2、輸出紋波殘留、并且會影響驅(qū)動電源的體積和整體布局，更嚴重的是電解電容限制了LED驅(qū)動電源的可靠性。因此，采用無電解電容的新型電路拓撲結構或采用新型電容替代電解電容，提高驅(qū)動電源的可靠性，對于發(fā)展LED照明事業(yè)具有重大意義。
　　針對以上問題，本文提出將開關電源與線性電源結合，充分利用各自的優(yōu)勢，構成紋波電流小、效率高的LED驅(qū)動電源：利用開關電源實現(xiàn)高效率的能量變換，同時利用線性電源抑制電路輸出紋波來替代電解電容濾波。該類融合型電

3、源的輸出紋波小，無大容量電解電容，小型電容可以采用可靠性高的聚酯電容等容性元件，因此提高了驅(qū)動電源的可靠性。
　　主要進行了以下幾個方面的研究：
　　1．分析了傳統(tǒng)Buck電路的結構以及工作原理，研究了電路輸出電壓紋波的決定因素，總結了降低紋波的幾種方法，并且分析了影響電解電容性能的幾個主要因素。
　　2．提出了有源紋波補償降壓(Buck)型LED驅(qū)動電路的新型拓撲。介紹了電路的結構組成以及工作原理，設計了電感紋波電流

4、檢測與補償電路，建立了該電路的小信號模型，并且通過分析得到了輸出電流與輸入電壓和占空比的傳遞函數(shù)。討論了在補償電路上的損耗，計算了電路的輸出效率，可以通過提高電路占空比或者采用輔助電源的形式來提高輸出效率。
　　3．針對LED正向電壓的負溫度效應，提出了將傳統(tǒng)峰值電流控制模式的輸出電壓反饋改進為輸出電流反饋的改進型峰值電流控制模式，并且設計了改進型峰值電流模式控制的有源紋波補償Buck型LED驅(qū)動電源。分析了電路工作于大占空比狀態(tài)

5、時的電感電流振蕩及斜坡補償，推導了輸入電壓擾動對電感電流的前饋特性，得到了改進型峰值電流控制模式的傳遞函數(shù)結構框圖，最后結合功率級電路建立了整體電路的傳遞函數(shù)結構框圖。
　　4．利用仿真軟件對所設計的電源進行了原理仿真，驗證了電路拓撲的可行性和控制方法的有效性。最后設計了相應的電路實驗，得到的實驗結果與理論分析和仿真結果一致。
　　仿真和實驗結果均表明，采用有源紋波補償電路可以將電感紋波電流完全補償，使得電路輸出電流為直流。