一種無電解電容交錯并聯反激led驅動電源的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力電子應用技術領域，具體涉及一種交錯并聯反激變換器和其功率解耦電路，適用于開關電源尤其是LED驅動電源。
【背景技術】
[0002]隨著制造材料和制造工藝的迅速發展，LED在景觀照明、建筑裝飾、電子產品背光等領域已經得到了廣泛應用。然而在普通照明以及路燈照明等領域，LED的應用還沒有的到大規模的推廣，其瓶頸主要在于:一是LED發熱量大，溫升高，導致壽命縮短；二是驅動電源中的電解電容制約了驅動電源的壽命，導致LED照明系統的壽命進一步縮短。LED的壽命一般在80000-100000小時，電解電容的壽命一般為10000小時，而現在許多LED驅動電源采用電解電容作為儲能元件，這將造成LED驅動電源壽命縮短，同時也表明了去除LED驅動電源中電解電容的必要性。
[0003]目前，很多去除電解電容的方法已經被應用在LED驅動電源設計中。許多研宄表明，通過對電路拓撲進行改進或者使用新的控制方法，可實現LED驅動電源的無電解電容化，延長LED的使用壽命。雖然方法很多且各不相同，但都是對現有控制方法或功率電路進行改進，其思想大致可以分兩類；一是保留原來的拓撲，對控制方法進行改進；二是構造新的電路拓撲。構造新的電路拓撲有三種方法，分別為用電感代替電容進行儲能；在現有電路拓撲中加入輔助電路；功率解耦電路。
[0004]交錯并聯反激變換器能夠有效減小開關管的電流應力，增大反激變換器的功率等級，同時輸入、輸出電流紋波明顯減小，EMI設計簡單，電源功率密度高。但交錯并聯反激式LED驅動電源仍需要電解電容作為儲能元件，這將嚴重制約LED驅動電源的壽命。
【發明內容】
[0005]本發明是針對交錯并聯反激LED驅動電源中存在電解電容，影響驅動電源壽命的問題，提出一種無電解電容的交錯并聯反激LED驅動電源。在交錯并聯反激變換器的輸入端加上功率解耦電路，從而達到了去電解電容的目的，延長了 LED驅動電源的使用壽命。
[0006]本發明采用了如下的技術方案:在交錯并聯反激LED驅動電源主電路的輸入端增加兩個功率解耦電路，用于平衡瞬時輸入輸出功率并減小輸出濾波電容的容量。
[0007]進一步，所述的無電解電容交錯并聯反激LED驅動電源，其主電路結構包括交流輸入、EMI濾波、電容Cin、兩個功率解耦電路、整流二極管D5，D6、輸出電容C、采樣電阻R和LED負載。
[0008]進一步，所述兩路并聯的單級反激變換器，第一路單級反激變換器包括變壓器Tl的初級繞組Npl、次級繞組Ns、開關管Ql ;第二路反激變換器包括變壓器T2的初級繞組恥1’、次級繞組他’、開關管02。交流市電輸入經過EMI濾波連接由二極管Dl、D2、D3、D4構成的整流橋后輸出正極分別連接電容的一端、變壓器T1、T2的初級繞組Npl—端，變壓器Tl初級繞組Npl的另一端連接開關管Ql的漏極，開關管Ql的源級連接電容的另一端并連接整流橋的輸出負極；變壓器Tl次級繞組Ns的一端連接輸出整流二極管D5的正級，輸出二極管D5的負極與輸出整流二極管D6的負極、輸出電容的一端以及LED負載的一段相連，變壓器Tl次級繞組Npl’的另一端與輸出電容的另一端、采樣電阻R的一端以及輸出地端相連，采樣電阻R的另一端與LED負載的另一端連接；變壓器T2初級繞組Npl’的另一端連接開關管Q2的漏極，開關管Q2的源級連接整流橋輸出負極；變壓器T2次級繞組Ns’的一端連接輸出整流二極管D6的正級，變壓器T2次級繞組Ns’的另一端連接輸出地端。
[0009]進一步，所述兩個功率解耦電路，Np2是變壓器Tl初級側的附加繞組，(；是有大電壓波動的儲能電容，Q3是解耦電路的開關，D7是整流二極管，D9是防止反向電流流向Q3的阻斷二極管，Q5是變壓器Tl次級側的開關。Np2’是變壓器T2的初級側的附加繞組，Cb是有大電壓波動的儲能電容，Q4是解耦電路的開關，D8是整流二極管，DlO是防止反向電流流向Q4的阻斷二極管，Q6是變壓器T2次級側的開關。
[0010]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0011 ] 本發明可以平衡瞬時輸入輸出功率，使得所需的電容容量大大減小，可以使用小容量、長壽命的薄膜電容代替電解電容，從而去除交錯并聯反激LED驅動電源中的電解電容，減小了整個驅動電源的體積，延長其使用壽命，提高了系統的穩定性。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明無電解電容交錯并聯反激變換器拓撲結構圖；
[0013]圖2為本發明無電解電容交錯并聯反激變換器在Pin< P。時開關管驅動信號；
[0014]圖3為本發明無電解電容交錯并聯反激變換器在Pin> P。時開關管驅動信號；
[0015]圖4為本發明無電解電容交錯并聯反激變換器在Pin>P。時的等效電路，其中:
[0016](a)tQ?t 4介段等效電路圖；
[0017](Wt1-七2階段等效電路圖；
[0018](c) t2?t 3階段等效電路圖；
[0019](d) t3?t4階段等效電路圖；
[0020]圖5為本發明無電解電容交錯并聯反激變換器在Pin>P。時的等效電路，其中:
[0021](a)tQ?t {介段等效電路圖；
[0022](b) &?12階段等效電路圖；
[0023](c) t2?t 3階段等效電路圖；
[0024](d)t3?t4階段等效電路圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發明作進一步描述。
[0026]圖1為本發明無電解電容交錯并聯反激變換器結構原理圖。
[0027]一種無電解電容交錯并聯反激LED驅動電源，其主電路結構如圖1所示，包括交流輸入、EMI濾波、電容Cin、兩路并聯的單級反激變換器、兩個功率解耦電路、整流二極管D5，D6、輸出電容C、采樣電阻R和LED負載。
[0028]其中，第一路單級反激變換器包括變壓器Tl的初級繞組Npl、次級繞組Ns，開關管Ql ;第二路反激變換器包括變壓器T2的初級繞組Npl’、次級繞組Ns’，開關管Q2。交流市電輸入經過EMI濾波連接由二極管Dl、D2、D3、D4構成的整流橋后輸出正極分別連接電容的一端、變壓器Tl、T2的初級繞組Npl —端，變壓器Tl初級繞組Npl的另一端連接開關管Ql的漏極，開關管Ql的源級連接電容的另一端并連接整流橋的輸出負極；變壓器Tl次級繞組Ns的一端連接輸出整流二極管D5的正級，輸出二極管D5的負極與輸出整流二極管D6的負極、輸出電容的一端以及LED負載的一段相連，變壓器Tl次級繞組Npl’的另一端與輸出電容的另一端、米樣電阻R的一端以及輸出地端相連，米樣電阻R的另一端與LED負載的另一端連接；變壓器T2初級繞組Npl’的另一端連接開關管Q2的漏極，開關管Q2的源級連接整流橋輸出負極