无电解电容LED驱动电源恒流

发表于 : 2022-07-12 来源:崧盛电源

照明LED具有功耗低、寿命长、对环境影响小、效率高的优点,使得LED技术变得越来越受欢迎。在功率转换器中,电解电容具有较低的成本和优良的性能,通常被用于稳定瞬时输入和输出功率。然而,电解电容器使用寿命相比其他器件更短,研究表明,在LED驱动电源故障中,以电解电容失效故障最为普遍,电解电容的寿命通常为5 000 h/105 ℃,其一直以来都是电源产品寿命的瓶颈。因此,电解电容器对于保证LED照明装置的预期寿命非常重要。为此,人们提出各种各样的解决方案来去除大体积、短寿命的电解电容。但是转换器的输出节点上会造成了120 Hz的纹波电流,为减少120 Hz脉动成分,可以使用并联LC滤波器。这里面的电解电容不仅会增加成本,还要求过多的印刷电路板空间。现有技术包括:(1)对驱动电源的输入电流波形进行调制,通过降低输入脉动功率的峰均比来减小输入、输出功率的不平衡;(2)采用大电感和较大尺寸的薄膜电容来平衡输入、输出功率之间的差值,虽然取得了一定的效果,但无源储能元件的体积大、重量重;(3)增大纹波和向输入电流加入三次和五次谐波,从而实现去除电解电容目的。这些方法是对现有控制或功率电路进行改进,其思想大致可以分两类: 一是保留原来的拓扑,对控制方法进行改进; 二是构造新的电路拓扑。


为了实现PFC(Power Factor Correction)和DC-DC转换的同时性,去除在单级电源下低频产生的闪烁现象,有人提出了能量储存装置。采用双向转换器替代大容量储能电容器。此方案的缺点是输出能量被转换三次才送至输出端。还有人提出了在功率因数和所需输出电容之间平衡的设计。然而,这个方案是以牺牲输入电流谐波和功率因数性能来达到目的[1]。在文献[2-5]中使用多个开关的单级拓扑结构,在输出级使用双向降压-升压电路来吸收PFC转换器脉动电流中的交流分量,通过在电源电路中使用多个快恢复二极管来实现交换技术,文献[6-7]讨论了采用耦合电感的PFC技术,PFC开关需要处理PFC电感电流和LED电流,开关需承受非常大的电流和电压,这使得效率很低。本文提出无电解电容的反激变换器方案,使用一个双向Buck-Boost纹波电流消除电路,使用容量小的薄膜电容同样使输出纹波电流非常小,双向Buck-Boost转换器调节输入来维持输出功率恒定。


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