多輸出LED驅(qū)動器的無源精確均流方法研究.pdf

1、作為新型高效固體光源，發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode-LED）具有長壽命、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點，可望發(fā)展成為繼熱輻射電光源、低壓氣體放電電光源、高壓氣體放電電光源之后的第四代電光源。在能源危機日益突顯的背景下，LED照明市場規(guī)模不斷擴大，并顯示出了越來越廣闊的市場前景。受到散熱及成本等因素的制約，為達到所需的光通量，需要同時使用多個LED模塊。為保證各個LED模塊性能一致，可直接將LED模塊全部串聯(lián)以保證各LE

2、D模塊電流相等，但若其中的一個LED模塊開路，將導(dǎo)致整個LED系統(tǒng)失效，同時還會帶來器件電壓應(yīng)力及安全方面的問題。將LED模塊并聯(lián)使用時，由于LED模塊的伏安特性與功率二極管類似，使用時易產(chǎn)生較大的電流偏差，因此必須引入均流技術(shù)，保持并聯(lián)LED模塊的電流均衡。本文將現(xiàn)有的多輸出LED驅(qū)動器均流技術(shù)按照供電母線的類型，分為交流母線和直流母線兩類。在比較已有的各種均流方法的均流能力、成本、損耗等技術(shù)指標(biāo)基礎(chǔ)上，針對已有方法的不足，在大功率L

3、ED照明和中小功率LED照明場合，分別提出了新穎的多輸出LED驅(qū)動器無源精確均流方法。
　　針對大功率多輸出LED驅(qū)動器，基于隔直電容充、放電電荷平衡原理，本文提出了電容電荷直接交換的多輸出均流方法，構(gòu)建了最少均流電容器的多路輸出整流拓撲。該拓撲僅利用隔直電容和整流二極管作為均流元件，使相鄰兩串LED在一個開關(guān)周期的正、負半周分別與隔直電容串聯(lián)，從而實現(xiàn)相鄰兩串LED負載的精確均流;同時通過本文提出的新型多輸出整流結(jié)構(gòu)，使上述隔直

4、電容在正、負半周與相鄰兩個隔直電容分別串聯(lián)，從而實現(xiàn)相鄰隔直電容的電荷直接交換，獲得各路負載間的精確均流。該整流拓撲實現(xiàn)了多路輸出的精確均流，具有成本低、均流精度高、可靠性高等優(yōu)點，適用于原邊等效電路為交流電流源的逆變拓撲。
　　在隔直電容電荷平衡及電荷交換的均流方法基礎(chǔ)上，結(jié)合高效率三元件串-并聯(lián)諧振(LLC) DC-DC拓撲，將隔直電容與諧振電容復(fù)合，從而提出了一種LLCC諧振拓撲。該拓撲中，隔直電容作為串聯(lián)諧振元件，與LLC

5、拓撲中原有諧振腔串聯(lián)，形成了新的四元件LLCC諧振腔，從而減小隔直電容所需容量，降低LED驅(qū)動器的體積和成本。由于復(fù)用的諧振電容位于變壓器副邊，能夠消除占空比不對稱時變壓器勵磁電流的直流分量，本文將不對稱PWM控制策略應(yīng)用于所提出的LLCC諧振拓撲，解決了傳統(tǒng)PFM(Pluse-Frequency Modulation)控制的LLCC諧振變流器輕載時開關(guān)頻率大幅提升的問題，提高了輕載變換效率，簡化了變流器控制策略，拓展了輸出電壓和輸出電

6、流范圍。
　　針對中小功率的LED照明場合，首先提出了反激變壓器串-級聯(lián)均流拓撲，簡化了恒流多輸出反激變流器的副邊電氣連接和原邊準(zhǔn)諧振控制實現(xiàn)方式，進而提出了整流二極管并聯(lián)電容進行電荷補償實現(xiàn)精確均流的方法。變壓器串-級聯(lián)均流拓撲中，前級變壓器負責(zé)能量的傳遞，后級變壓器利用變壓器原邊繞組串聯(lián)的方法實現(xiàn)了多路輸出均流;并通過在后級變壓器副邊的整流二極管兩端并聯(lián)諧振電容，利用該電容與后級變壓器勵磁電感諧振，對勵磁電流差導(dǎo)致的輸出電荷偏