電流平方控制的有源紋波補償型LED驅(qū)動電源.pdf

1、照明類的能源消耗約占全球能源消耗的20％，因此利用新型的照明可以實現(xiàn)電能的節(jié)約，減少二氧化碳的排放量。LED照明的使用，提供了節(jié)能減排的新方式。
　　LED照明作為一種固態(tài)光源，需要進行低壓直流驅(qū)動。驅(qū)動電源的工作穩(wěn)定性決定了LED照明的發(fā)光質(zhì)量以及正常使用壽命。在驅(qū)動電源中，由于元器件的充放電作用，輸出電流中存在交流分量，即電路中存在紋波，紋波使通過LED照明的電流出現(xiàn)波動，非恒直流驅(qū)動，對LED發(fā)光的可靠性產(chǎn)生影響。選擇濾波電

2、容即可對電路中的紋波進行過濾吸收，穩(wěn)定電源的輸出電流量，但是濾波電容的濾波效果依賴于內(nèi)部電解質(zhì)，隨著使用周期的延長，作用在LED的電流一部分轉(zhuǎn)換為熱能，溫度升高，加速了濾波電容的電解質(zhì)損耗，縮短濾波電容的濾波能力以及工作壽命。因此為了確保LED的使用時間，需要新的電路拓撲結(jié)構(gòu)替代濾波電容的作用，實現(xiàn)LED照明的長壽命，實現(xiàn)能源的節(jié)約。
　　針對以上問題，本文利用三極管與積分器構(gòu)成的電路，輸出與電源中紋波幅值相同，相位相反的波形，對

3、紋波進行補償，實現(xiàn)LED的直流驅(qū)動。同時引入電流控制與斜坡補償信號，提高電源的抗干擾能力。實現(xiàn)以上設(shè)計的主要工作有：
　?。?）利用LED照明的電學(xué)、光學(xué)以及熱學(xué)特性，對比分析了幾種不同的驅(qū)動方式，選擇合理的驅(qū)動方式，令LED的驅(qū)動電流恒為直流，保證LED的發(fā)光穩(wěn)定。
　　（2）分析了在電感電流連續(xù)的情況下，Buck變換器的工作原理，介紹小信號狀態(tài)空間建模方法，利用該方法建立降壓變換器的交流小信號模型，求出電路對應(yīng)的傳遞函數(shù)

4、。在反饋環(huán)節(jié)中，對比分析了電壓反饋與電流反饋的優(yōu)缺點，根據(jù)LED的伏安特性，選擇電流反饋更適合驅(qū)動LED照明。同時分析了驅(qū)動電源中電解電容工作原理以及影響電解電容工作時間的因素。
　?。?）在電流反饋模式下，選擇結(jié)構(gòu)簡單的峰值電流控制，由于峰值電流控制中的電壓外環(huán)與LED自身的負溫度效應(yīng)形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致LED過熱，降低使用時間，因此采用輸出電流采樣環(huán)節(jié)替代原系統(tǒng)中的電壓反饋環(huán)節(jié)，同時為了實現(xiàn)對平均電流和峰值電流的雙重控制，在電感

5、峰值電流采樣環(huán)節(jié)中引入積分環(huán)節(jié)，提高了驅(qū)動電源對電流的調(diào)制能力，建立了電路在CPM下的小信號模型，求出對應(yīng)傳遞函數(shù)，得到改進后峰值電流控制的傳遞函數(shù)框圖。
　?。?）提出了新的電路結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)紋波進行補償。利用PNP型三極管和積分環(huán)節(jié)實現(xiàn)對電感的采樣以及對紋波量的補償，結(jié)合電路中的三端口器件模型，建立了有源紋波補償電路的傳遞函數(shù)圖，分析了當(dāng)輸入量和參考量分別受到擾動時，輸出電流恒定不變。
　?。?）利用電子電子仿真軟件Mul