一種復合輔助繞組TiBuck-Flyback單級LED驅動電路的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及驅動電源設計領域，特別是一種復合輔助繞組TiBuck-Flyback單級LED驅動電路。
【背景技術】
[0002]LED其本質上是發光二極管，其伏安特性決定了它適合于恒流工作方式。對于驅動電源的設計，首先需要選擇合適的電路結構。針對不同的應用場合和要求，一般可分為單級方案和兩級結構方案，兩者根據應用功率場合和具體應用要求各有優缺點。兩級PFC方案具有總諧波失真度(THD)小，功率因數(PF)接近單位值的優點，但是兩級變換意味著采用了較多的主功率器件與控制1C，這加大了 LED驅動器的成本，也影響了驅動器效率。相比之下，單級PFC方案有體積小，中小功率場合轉換效率高，成本低，可靠性好的優勢，但輸出電流紋波較大，甚至可能有頻閃問題。
[0003]本發明復合輔助TiBuck-Flyback單級LED驅動電路將Flyback的第二繞組帶中心抽頭副邊輔助繞組作為TiBuck電路的輸入，并采用自適應控制策略，其有益之處在于:由輔助繞組構成的輔助變換器(即TiBuck電路)參與輸出電流的調制，因而具有減小輸出紋波的輸出性能，而相對于兩級電路而言，在所述自適應控制下輔助變換器在寬泛的負載范圍內，始終只承擔小部分功率，這意味著輔助變換器對功率器件的要求低，減小了成本，同時單級電路也有助于提高整機效率。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明的目的是提出一種復合輔助繞組TiBuck-Flyback單級LED驅動電路，通過構造單級輔助TiBuck與Flyback復合LED驅動電路，實現高效、低紋波和恒定的電流輸出等功能。
[0005]本發明采用以下方案實現:一種復合輔助繞組TiBuck-Flyback單級LED驅動電路，包括不控整流電路、多路輸出反激電路、T iBuck電路，具體包括輸入電源Uin、整流橋BD1、變壓器Tr、功率MOS開關管S1、功率MOS開關管S2、功率二極管D1、功率二極管D2、功率二極管D3、功率二極管D4、電解電容Cs1、電解電容Cs2、電解電容Cs3、輸出電容Co2、輸出電感L。、輸出負載LED;所述整流橋BD1的正向輸出端連接變壓器Tr的原邊同名端;所述變壓器Tr的原邊非同名端連接功率MOS開關管漏極;所述功率MOS開關管S1的源極連接到所述整流橋80工的負向輸出端;所述變壓器Tr副邊繞組Ns1的非同名端連接功率二極管陽極;所述功率二極管〕!的陰極連接電解電容CS1的正極、輸出負載LED的陽極;所述變壓器Tr副邊繞組Ns1的同名端連接所述電解電容Csi的負極、輸出電感L。的一端、輸出電容C02的一端;所述變壓器Ti.帶中心抽頭的副邊輔助繞組Ns2繞組的非同名端連接功率二極管仏的陽極;所述功率二極管D2的陰極連接電解電容Cs2的正極、功率MOS開關管&的漏極;所述變壓器Tr帶中心抽頭的副邊輔助繞組的Ns3繞組的同名端連接所述電解電容Cs2的負極、電解電容Cs3的負極、所述輸出電容Co2的另一端、所述輸出負載LED的陰極以及副邊參考地;所述Ns2繞組的同名端和所述NS3繞組的非同名端相連，形成副邊輔助繞組的中心抽頭;所述變壓器Tr副邊輔助繞組的中心抽頭連接功率二極管D3的陽極;所述功率二極管D3的陽極連接所述電解電容Cs3的正極、功率二極管D4的陽極;所述功率二極管D4的陰極連接所述功率MOS開關管S2的源級、所述輸出電感L。的另一端。所述LED的陽極經過一分壓電路連接至一電壓補償電路的正相輸入端;所述電解電容Cs2的正極和所述電解電容Cs1的負極經過一差分采樣電路連接至所述電壓補償電路的負相輸入端;所述電壓補償電路的輸出端經過光耦隔離連接至一 PFC模塊，生成驅動信號。
[0006]進一步地，所述變壓器Tr是高頻變壓器，其原副邊同名端是反方向的。
[0007]進一步地，所述帶中心抽頭的副邊輔助繞組由繞組Ns2和繞組Ns3兩部分構成。
[0008]進一步地，所述功率二極管D1、功率二極管D2、功率二極管D3、功率二極管D4均為快恢復二極管。
[0009]進一步地，所述功率MOS開關管S1與功率MOS開關管32相互獨立工作。
[00?0] 進一步地，所述變壓器Tr副邊繞組Nsi的輸出電壓UOl與所述輸出電容C02的輸出電壓U02同向串聯，共同為輸出負載LED供電。
[0011]較佳的，所述變壓器Tr的副邊繞組Ns1的輸出電壓U01的電壓紋波與所述輸出電容Co2的輸出電壓U02的電壓紋波相互抵消，使輸出負載LED電壓近乎零紋波。
[0012]進一步地，其中TiBuck電路采用恒流控制，即采集所述LED負載的電流信號，連接至電流環電路，電流環輸出信號用于生成驅動所述開關管S2的信號。
[0013]進一步地，所述變壓器Tr副邊繞組Ns1的輸出電壓U01能夠自動跟隨負載電壓變化而變化，而所述電容Co2的輸出電壓U02則始終維持在一個合適的范圍內。
[0014]進一步地，所述輸出負載LED包括若干個串聯的LED。
[0015]與現有技術相比，本發明有以下有益效果。
[0016]1、輸出電壓Utll能夠自動跟隨負載電壓變化而變化，而所述電容Cci2的輸出電壓1!。2則始終維持在一個合適的范圍內。
[0017]2、輔助變換器參與輸出電流的調制，減小輸出電流低頻紋波。
[0018]3、輔助變換器功率器件的電壓應力小，系統成本降低。
[0019]4、TiBuck電路只承擔小部分輸出功率，則相對于兩級電路而言，減小了功率損耗，另外TiBuck電路的部分能量不需經過開關管，直接傳遞到輸出側，也具有高效的優點。
[0020]5、本發明的Flyback的副邊繞組輸出電壓不直接決定負載電壓，因此副邊電解電容取值較小。
[0021]6、本發明因副邊繞組輸出電壓不直接作用于負載上，系統對PFC環路的響應要求降低，因此本發明具有更優越的輸入特性。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的一種復合輔助繞組TiBuck-Flyback單級LED驅動電路原理圖。
[0023]圖2是本發明的一種復合輔助繞組TiBuck-Flyback單級LED驅動電路的系統結構框圖。
[0024]圖3是本發明的一種復合輔助繞組TiBuck-Flyback單級LED驅動電路在功率MOS管S1、S2均導通時的工作模態示意圖。
[0025]圖4是本發明的一種復合輔助繞組TiBuck-Flyback單級LED驅動電路在功率MOS管S1導通、功率皿)3管32關斷時的工作模態示意圖。
[0026]圖5是本發明的一種復合輔助繞組TiBuck-Flyback單級LED驅動電路在功率MOS管S1關斷、功率皿)3管32導通時的工作模態示意圖。
[0027]圖6是本發明的一種復合輔助繞組TiBuck-Flyback單級LED驅動電路在功率MOS管S1關斷、功率皿)5管52關斷時的工作模態示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。
[0029]如圖1所示，本實施例提供了一種復合輔助繞組TiBuck-Flyback單級LED驅動電路，包括不控整流電路、多路輸出反激電路、T i Buck電路，具體包括輸入電源Uin、整流橋BD1、變壓器Tr、功率MOS開關管S1、功率MOS開關管S2、功率二極管D1、功率二極管D2、功率二極管D3、功率二極管D4、電解電容Cs1、電解電容Cs2、電解電容Cs3、輸出電容Co2、輸出電感L。、輸出負載LED;所述整流橋BD1的正向輸出端連接變壓器Tr的原邊同名端;所述變壓器Tr的原邊非同名端連接功率MOS開關管&的漏極;所述功率MOS開關管S1的源極連接到所述整流橋負向輸出端;所述變壓器Tr副邊繞組Ns1的非同名端連接功率二極管陽極;所述功率二極管D1的陰極連接電解電容CS1的正極、輸出負載LED的陽極;所述變壓器Tr副邊繞組如的同名端連接所述電解電容Csi的負極、輸出電感L。的一端、輸出電容C02的一端;所述變壓器Tr帶中心抽頭的副邊輔助繞組Ns2繞組的非同名端連接功率二極管出的陽極;所述功率二極管02的陰極連接電解電容Cs2的正極、功率MOS開關管S2的漏極;所述變壓器Tr帶中心抽頭的副邊輔助繞組的Ns3繞組的同名端連接所述電解電容Cs2的負極、電解電容Cs3的負極、所述輸出電容