I^(2)控制单电感双输出Buck LED驱动电源交叉影响分析

单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO) Buck LED驱动电源有LED_(1)和LED_(2) 2条输出支路,2条输出支路间存在交叉影响.为减小工作于电感电流连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)的SIDO Buck LED驱动电源的输出交叉影响,提出电流-电流(current-current,I^(2))控制SIDO Buck LED驱动电源.基于SIDO Buck LED驱动电源的工作原理和开关状态,采用状态空间平均法建立状态空间平均模型和小信号模型;在此基础上,分析I^(2)控制SIDO Buck LED驱动电源的电路结构和工作原理;基于电感电流纹波和输出电流纹波,推导占空比的小信号表达式,获得交叉影响传递函数;通过交叉影响传递函数Bode图,对比分析其与电压控制SIDO Buck LED驱动电源输出支路间的交叉影响.研究结果表明:当电压控制SIDO Buck LED驱动电源LED_(1)输出支路的参考信号分别从1.6 V突变至0.8 V和从2.4 V突变至1.2 V时,其LED1输出支路对LED_(2)输出支路的交叉影响分别为0.250 A和0.365 A;反之,LED_(2)输出支路的参考信号分别从3.2 V突变至1.6 V和从2.4 V突变至1.2 V时,LED_(2)输出支路对LED1输出支路的交叉影响分别为0.06 A和0.04 A.参考信号相同变化条件下,I^(2)控制SIDO Buck LED驱动电源LED_(1)输出支路对LED_(2)输出支路的交叉影响分别为0.090 A和0.115 A,相反,LED_(2)输出支路对LED_(1)输出支路的交叉影响分别为0.030 A和0.015 A.相比电压控制SIDO Buck LED驱动电源,I^(2)控制SIDO Buck LED驱动电源减小了输出支路间的交叉影响.

分布式组合Buck LED驱动电路及其定纹波控制策略

为了解决传统滞环电流控制存在负载调整能力差、输出电流范围窄等问题,基于三路组合DC-DC Buck驱动电路,提出一种定纹波控制策略,并结合第三代半导体GaN开关器件,提高变换器功率密度和效率。分析了三路组合Buck驱动电路的工作特性及其定纹波控制策略,对驱动电路工作于连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)进行统一数学建模,推导小信号模型和相应控制方程,进行电路关键参数设计。最后,搭建一台1.8 kW分布式三路组合Buck实验样机与一台采用GaN开关器件的单路Buck驱动器。仿真和实验结果表明,输出功率600 W时,样机最高效率可达99.54%;电路能自适应调节开关管导通和关断时间,提高系统的动态性能;电路工作在CCM和DCM两种模式,实现了10%~100%宽范围调光和电感电流定纹波控制;通过直接控制电感电流平均值,提高恒流调光精度,恒流调光精度小于1%。

基于并联二次型Buck变换器的无桥LED驱动电源

驱动电源的稳定性和纹波系数是决定LED照明灯频闪和寿命的重要因素.尽管当前已有各种类型的驱动电源,但还是很难满足LED照明灯的技术要求.为此,提出一种采用二次型Buck变换器的驱动电源.该电源以Buck变换器替换整流二极管,通过并联连接构建主电路,并通过输出电压的采样,控制电路的调节,实现开关管的控制.通过理论分析和仿真验证,该电路输出波形的暂态过程时间短,超调量低,输出电流纹波峰峰值仅为输出电流平均值的0.15%,输出无频闪,可实现恒流输出.

基于二次型Buck PFC变换器的无频闪无变压器LED驱动电源

提出了一种基于二次型Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的无频闪无变压器LED驱动电源,分析了其工作原理和工作特性。它由共用一个开关管的两个Buck变换器级联构成,其中前级Buck变换器实现PFC功能,后级Buck变换器调节LED电流。该电源无需使用高降压比的变压器也可以驱动低正向导通电压的LED,它只使用一个控制器不仅实现了PFC功能,而且极大的降低了流过LED的二倍工频电流纹波,从而实现无频闪。最后通过7W的实验样机验证了理论分析的正确性。

一种基于Buck-boost级联二次型Buck拓扑的LED驱动电源

提出了一种新型的LED驱动电源,分析了其工作原理和工作特性。主电路拓扑基于二次型Buck和Buckboost变换器,通过级联,共用一个开关管,简化了拓扑结构和控制策略,降低了控制成本。采用两级式级联结构,消除了原二次型Buck拓扑结构的输入电流过零死区问题,进一步提高了功率因数,改善了输入电流的总谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD)。同时,开关管的占空比工作在更合理的区域。最后通过实验验证了理论分析的正确性。

基于峰值电流控制的Buck-Boost型LED驱动器设计

LED以其发光效率高和寿命长两大优势在现代照明领域中得到很快的发展,各种类型的驱动电路也应运而生,文章设计的LED驱动的主电路是Buck-Boost型的DC/DC变换电路,应用PID算法的峰值电流控制PWM电路进行了反馈控制.仿真结果表明,该型LED驱动器有较好的稳定性,对负载扰动和输入电压扰动的抑制能力较强.

电容电流纹波控制Buck LED恒流驱动器研究

为了提高Buck LED恒流驱动器的负载瞬态响应速度,提出了电容电流纹波控制(capacitive current ripple-controlled,CCRC)Buck LED恒流驱动器。基于Buck LED恒流驱动器的工作原理,采用状态空间平均法建立了其状态空间平均模型。在此基础上,结合CCRC Buck LED恒流驱动器的工作原理,建立了其小信号模型,推导了系统的控制-输出环路增益传递函数,设计了控制电路的PI补偿参数。基于伯德图,与传统电压型控制(voltage mode controlled,VMC)Buck LED恒流驱动器的负载瞬态响应速度进行了对比分析。研究结果表明:相比于VMC Buck LED恒流驱动器,CCRC Buck LED恒流驱动器的负载瞬态响应速度更快。最后,时域仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

Research on a High-Efficiency LED Driving Circuit Based on Buck Topology

A high efficiency LED(Light Emitting Diode) driver based on Buck converter, which could operate under a wide AC input voltage range(85V^265V) and drive a series of high power LEDs, is presented in this paper. The operation principles, power loss factors of the LED driver in this study are analyzed and discussed in detail and some effective ways to improve efficiency are proposed through system design considerations. To verify the feasibility, a laboratory prototype is also designed and tested for an LED lamp which consists of 16 LUMILEDS LEDs in series. Experimental results show that a high efficiency of 92% at I0=350mA can be achieved and the studied driver might be practical for driving high power LEDs. In the last, the overall efficiency over 90% is gained through some experiments under variable input and output voltages and verifies the validity of the designed driver.

负载源极连接谐振式Buck-Boost LED驱动电源

提出了一种负载源极连接谐振式Buck-Boost LED驱动电源,并分析了工作原理及其特性。该驱动电源利用一个串联谐振网络,解决了传统的Buck-Boost LED驱动电源开关管与输出支路不共地的问题。与传统Buck-Boost LED驱动电源相比,该电源在保持各种特性基本相同的同时,只使用一个负载源极连接有源开关与一个控制器,无需光耦隔离即可同时实现LED电流采样与MOSFET栅极驱动与控制,简化了控制电路,提高了系统的可靠性。最后,搭建了一台56 W的实验样机,效率达到了92.9%,验证了理论分析的正确性与电路拓扑的可行性。

谷值电流模式控制BUCK型LED驱动器

设计了谷值电流模式BUCK型LED恒流驱动器架构,采用双电容充放电的振荡结构分别实现开关管导通计时和最小关断计时,所设计的谷值电流控制器固有的振荡特性避免了振荡器的使用,减少电路实现的成本和复杂度。分析了系统的控制时序,引入前馈机制来调节开关导通占空比,大大减小输入电压变化对开关频率的影响。采用0.6μm 30V BCD工艺利用HSPICE仿真验证了所提出的电路结构,仿真结果符合理论推导。

改进混合式箝位型三电平降压升压LED驱动电路的研究

LED照明驱动变换器主要是降压或升压逆变电路,基于降压升压逆变电路最通用的是Buck或Boost等逆变电路,这些电路通常为低电压输入,小功率应用。然而对于高电压输入,大功率LED驱动逆变器而言,元器件的耐压应力就有较大的影响,对此还没有发现比较好的解决方法。文章把通用的混合式箝位型三电平通过一系列电路的优化成改进的混合式箝位型三电平,与电感元器件结合成为降压电路,再增加功率开关管成为升压电路。改进混合式箝位型三电平降压升压电路,功率器件是混合式箝位型的一半,而且控制电路也变得简单。从仿真和实际测试数据可以看出,功率元器件的耐压应力得到了极大的改善。

一种原边控制单级PFC变换器LED驱动电源

针对传统Buck-Flyback单级PFC变换器只能采用副边反馈控制方式实现LED恒流,从而导致变换器结构复杂、体积大、成本高的缺点,提出了一种基于原边控制的Buck-Flyback单级PFC变换器LED驱动电源。分析了驱动电源主电路的工作原理和原边控制策略的恒流原理。最后设计了一台输入AC 90~264 V、输出300 m A/12 W的实验样机进行了实验验证。

PWM型DC-DC LED驱动电路的研究与设计

采用PWM型DC-DC降压拓扑电路结构和闭环恒流控制,设计了LED驱动电路,其工作在CCM模式。该LED驱动电路选用LM2575作为PWM控制芯片,并制作了该电路的实际电路板,其外围元件较少,电路结构简单,适用于中小型LED负载驱动。通过理论分析得到电路元件和各个节点的性能参数,并应用Simulink对DC-DC降压拓扑电路进行仿真。经调试与测量表明,该电路的电气性能良好,负载输出电压纹波在±0.1%以内,功率效率达到45.5%。

基于恒流二极管的小功率LED驱动电路设计

提出一种基于恒流二极管的电容降压式小功率LED驱动电路设计方案,由交流市电供电,输出低压恒流,只需调整电路中部分元件参数即可恒流驱动不同功率LED灯组。这种设计方案在传统电容降压驱动电路基础上引入了恒流二极管,保证了驱动源低压恒流输出。负载小功率LED采用交叉阵列方式连接,降低了灭灯率。

白光LED驱动综述

白光LED的应用领域越来越广泛,作为照明光源和彩色LCD背光源是其中最主要的两个应用领域。电池供电的手持设备中电源变换器的效率倍受重视,使用多个LED的彩色LCD背光源中,亮度匹配是背光源质量的决定因素。基于上述两点,对手持设备用白光LED驱动器的种类、特点、使用范围等进行了较系统的分析和对比。

一种新型单级无桥Boost-Buck电路设计分析

大功率LED驱动器一般采用两级电路,两级电路器件多,并且需要两套控制,增加了成本;同时在输入低压大电流下驱动器的效率受到整流桥导通损耗的限制.本文提出了一种单级无桥Boost-Buck PFC电路,前级PFC级采用无桥Boost结构以提高效率;后级DC/DC级采用Buck电路实现降压功能,同时集成两级电路为一级.采用DCM＋CCM控制策略,实验设计了一台交流输入AC85～135Vrms,输出2A/150W的样机与两级Boost＋Buck电路进行对比,实验结果表明所提电路与控制策略在输入低压大电流下效率达90％以上,PF在0.985以上,THD在17％以下,满足IEC1000-3-2 C类谐波限制标准要求,具有比两级电路更优的电气性能.

LED驱动控制集成电路SSL2108X与应用

SSL2108X是NXP公司新近推出的一系列LED驱动控制高压集成电路,具体有SSL21081,SSL21082,SSL21083,SSL21084和SSL2109几种产品。除SSL2109是MOSFET功率开关管外置,可用于输出功率较大的应用场合外,SSL21081,SSL21082,SSL21083,SSL21084均内置MOSFET功率开关管,最大输出功率不大于15 W。所以根据具体输出功率和交流市电供电电压的不同,可以选用相应的控制集成电路。并且,根据需要电路可以工作于PWM调光或可控硅前沿相控/晶体管后沿相控调光工作模式。

谐振式单开关多路低纹波输出LED驱动器

该文提出一种谐振式单开关多路低纹波输出LED驱动器。所提出的LED驱动器由前级Buck-Boost功率因数校正(PFC)变换器与后级谐振式多路均流输出DC-DC变换器通过一个有源开关整合而成,简化了拓扑结构和控制回路。该LED驱动器利用谐振电容的电荷平衡实现多路输出的均流控制,因此只需控制其中一条输出支路的电流,其他输出支路可实现自动均流。利用宽带宽电压模式控制环路,消除了Buck-Boost PFC变换器输出电压纹波对各输出支路的影响,即实现了多路低电流纹波输出。最后搭建了一台82W的三路恒流输出实验样机,验证了理论分析的正确性。

一种新型降压模式LED驱动电路系统

设计一种降压模式的LED驱动电路系统,并进行了流片验证。通过实际测试结果验证了驱动系统的性能,相对于传统的LED驱动电路控制系统,输出电流的线性调整率和负载调整率得到了很好的改善,线性调整率和负载调整率都可以控制在±1.5%。并且外围电感的变化对输出电流影响很小,当电感由100μH变化到200μH,输出电流仅仅变化2%。

新型高精度高效率LED照明驱动电路的实现

提出并设计了一种高精度、高效率LED照明驱动电路。采用平均电流控制模式代替峰值电流的控制模式;同时,采用低阶低侧的Buck拓扑结构,使输出驱动电流的精度误差控制在1%之内。整体电路的转换效率最高可达96%以上,输出驱动电流为350mA,可驱动8个1 W的HBLED灯。该设计基于CSMC 0.5μm 40VBCD工艺,版图尺寸约为1.4mm×1.4mm。通过流片验证了设计的可行性。