高亮度发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)具有光效高、寿命长、体积小、节能环保等优点。随着LED照明关键技术的突破,一场以推动高效绿色照明发展为核心的照明革命已风起云涌。LED驱动电源是LED照明系统的主要组成部分,其寿命直接影响LED照明系统寿命。其中,传统AC/DC LED驱动电源中使用的电解电容是制约驱动电源寿命的关键元件。因此,为了提高驱动电源的寿命使之与LED本体寿命相匹配,无电解电容LED驱动电源的研究具有十分重要的工程应用价值和学术研究意义。本文基于消除电解电容的策略分析,以优化拓扑结构为思路方向,研究无电解电容LED驱动电路的电路拓扑解决方案,深入探讨了基于三端口变换器消除电解电容的驱动电路拓扑和单级无电解电容无频闪驱动电路拓扑。探讨了以传统DC/DC变换器为基础单元构造三端口无电解电容LED驱动电路拓扑的思路:基于端口之间的功率流特性,首先构造双输出和双输入变换器,再将两者合并构成组合型三端口拓扑,最后将潜在的并联子电路结构进行集成优化。并以生成基于Flyback的隔离型无电解电容LED驱动电路为实例,对拓扑推演思路、构造过程和优化方法进行了阐述,最后得出一族基于Flyback的三端口无电解电容LED驱动电路拓扑。为了减小电容容值,将第三端口的储能电容工作电压设计为直流电压叠加大纹波电压的形式,进而用容值较小的高压CBB电容或陶瓷电容替代电解电容。以典型三端口变换器拓扑为例,详细论述了电路拓扑的工作原理、开关模态、参数设计和控制电路设计。依据主电路工作原理的分析,给出了主电路关键参数的设计要点和思路,并通过构造函数边界条件确定了典型电路拓扑中储能电容容值和实验样机的器件参数;基于PSIM软件的仿真结果验证了主电路工作原理的正确性和控制电路的可行性。基于主电路参数设计和控制电路设计,研制了一台13.5W的实验原理样机。原理样机在不同输入功率条件下的实验波形与理论分析一致,验证了本文提出的三端口无电解电容LED驱动电路拓扑的工作原理和实验样机设计的正确性。最后,探讨了从两级电路拓扑到单级电路拓扑的推演思路,提出了单级无电解电容无频闪LED驱动电路拓扑族的解决方案。该单级LED驱动电路中含有两个功率变换单元,但是只有一个功率开关,能同时实现PFC功能和输出电流调节功能,电路结构简单,且克服了传统单级LED驱动电源因不采用电解电容而导致频闪的缺点。基于PSIM软件的仿真结果与理论分析一致,验证了本文提出的单级无电解电容无频闪LED驱动电路拓扑的工作原理和可行性,并进一步减小电容值。