谐振式多通道均流LED驱动器设计与研究

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LED作为第四代新型照明器件,凭借其智能化、节约能源、绿色环保、发光效果好等一系列优点,在当今世界广受照明行业青睐。在工业领域和学术领域针对LED驱动器做出了大量研究工作,研究主要围绕着功率因数校正(PFC)、消除大电解电容、各LED串的输出均流、独立调光等问题。基于上述背景,本文设计了一款前级功率因数校正(PFC),后级采用控制开关电容SCC进行调光的多路均流LED驱动器。功率因数校正电路采用L6562N作为控制器,通过对Boost变换器的控制,实现功率因数校正的功能。在PFC电路中,详细介绍了Boost电路在电流临界导通模式(Critical Conduction Mode,CRM)下的功率因数校正工作原理,并对电感电容参数进行了计算设计。建立了CRM Boost PFC的小信号模型,并设计了控制电路,利用PSIM软件对前级PFC电路进行了仿真验证。针对多路输出均流问题,后级设计了一款基于可控式开关电容SCC独立调光多通道LED驱动电路,电路原边采用半桥斩波电路,开关管Q1、Q2占空比各50%控制策略。电路副边利用电感和可控式开关电容构成串联谐振,实现开关管软开关,降低了控制开关的电流损耗,提升了电路整体效率。根据电容电荷平衡原理,利用无源均流方式实现对两路LED精确均流,并在可控式开关电容SCC的调节下实现了各LED模块的独立调光策略。对拓扑进行了详细分析,给出了相关参数设计过程,并通过数学建模、基波近似分析法及模态分析重点分析了电容均流原理。均流电路采用了可控式开关电容SCC通过对开关管S1、S2进行占空比控制,实现了LED各支路的独立调光,可控式开关电容结合电感Lr实现串联谐振,当其中一个开关管S1被触发前,Ics1极性为负,开关管S1两端电压被钳位至零,实现了开关管S1软开关,证实基于谐振式多通道均流LED驱动器具有良好的均流效果。最后,进行实验验证与结果分析,证实了所设计的LED驱动器具备高效率、多通道精确均流及可独立调光的功能,整机效率大于0.9,PF值大于0.96。
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