A dual-path,current-sensing resistor-free boost LED driver with fast PWM dimming

A boost LED driver featuring a high PWM dimming ratio and optimized efficiency is presented. This LED driver, which has a low dropout voltage and is able to drive 3-7 LEDs in series with constant output current and fast PWM dimming, provides an alternative technique for brightness adjustment. A dual-path control scheme with automatic switching and state maintenance is proposed. Meanwhile, a cascode current mirror structure is applied with the output transistor multiplexed as an LED PWM dimming transistor. Implemented in 0.5 #m 25 V BCD process, the measurement results show that a voltage conversion range of 5 V input to 6-24 V output with constant output current is obtained. With automatically switching dual-path control and an optimized current mirror, the response time during PWM dimming is reduced to as low as 240 ns and the efficiency keeps above 89% over a wide PWM dimming ratio @ 250 mA output current.

谐振式单开关多路输出Boost LED驱动电源

提出了一种谐振式单开关多路输出Boost LED驱动电源及其控制电路,分析了其工作原理及特性.该多路输出Boost LED驱动电源只需要使用1个开关管,1个谐振电感和2n-1个谐振电容就能实现2n路输出的恒流控制,具有变换器电路结构与控制简单、体积小、效率高以及成本低的特点.利用谐振电容的充放电平衡原理,仅需控制其中任意一条输出支路电流,即可实现2n路输出支路的恒流及均流控制;此外,该多路恒流输出LED驱动电源具有固有的短路保护特性,任何一条输出支路短路不会影响其它输出支路的稳态电流.最后,搭建了一台48 W的四路恒流输出实验样机,验证了理论分析的正确性.

一种特殊的双向Boost变换器在LED光伏照明中的应用

LED光伏照明系统是新能源技术和节能新光源技术的完美结合。LED光伏照明系统存在两个关键问题:一是光伏电池的最大功率点跟踪,二是LED的驱动,解决这两个问题都要用到直流变换器。文章给出了最大功率点跟踪的原理,比较了LED的驱动方法,分析了Boost变换器原理和双向直流变换器的构成,提出了一种适用于LED光伏照明的特殊双向Boost变换器。试验结果表明,该变换器具有采用元件较少、高效、低成本、体积较小、便于集中控制等优点。

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。

Boost型LED恒流驱动电路逆系统解耦控制

LED是非线性半导体器件,针对其线性模型难以建立而无法用线性系统理论设计控制器的问题,以Boost型LED恒流驱动电路为例,提出了一种逆系统解耦双电流环控制方法。在建立了系统大信号平均模型的基础上,采用双电流环控制结构,基于逆系统理论对内电流环和外电流环进行解耦,并分别将其补偿为一阶积分子系统,进而采用最优控制理论对线性子系统进行控制器设计。仿真结果表明,所提控制策略能使Boost型LED恒流驱动电路具有良好的稳态和动态性能。最后,设计了一台实验样机,从电学和光学两个角度进一步验证了所提控制策略的正确性和有效性。

Boost型无频闪谐振降压式LED驱动电源分析与设计

传统的二次型Boost功率因数校正变换器只能实现升压输出,在一定程度上限制了其在LED驱动电源中的应用。基于二次型Boost变换器提出了一种Boost型无频闪谐振降压式LED驱动电源,并分析了其工作原理及特性。该LED驱动电源利用一个有源开关管将二次型Boost变换器与一个谐振网络进行整合,可实现低电流纹波和降压变换输出。最后,搭建了一台84 W的实验样机,最高效率达到92.88%,验证了所提方法的正确性及可行性。

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.

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。

一种无桥高增益单级LED驱动电路及其混合控制策略

中小功率的LED驱动电源中,传统两级LED驱动电源存在体积大、成本高以及传统Boost PFC电路在低压输入时导通损耗大等问题。为此提出一种由无桥二次型Boost PFC电路和DC-DC LLC电路集成的无桥高增益单级LED驱动电路,实现了高电压增益、功率开关器件软开关、一套控制电路和高电路转换效率。针对单级电路在电网输入电压变化引起直流母线电压变动范围大等问题,设计一种适用于所提电路的APWM-PFM混合控制策略,并对混合控制原理和控制过程进行详细分析。最后设计一台200 W的实验样机,在输入电压80~120 Vrms范围内,占空比最大为0.5,最大电压增益为6.7,直流母线电压基于网侧特性和LLC电路特性设计在700 V以内,样机的功率因数值均高于0.990,THD均低于15%。在满载条件下,110 Vrms输入时,样机效率为93.20%,相比于传统无桥PFC,电压增益提高了2.21倍,实现了高电压增益和软开关,有效提升了在低压输入条件下的电路转换效率。仿真和实验结果验证了所提出电路和控制方法的有效性。

一种BCM Boost PFC电路的VCFF控制策略

临界导通模式Boost功率因素校正(PFC)电路通常采用恒定导通时间(COT)控制策略,导致开关频率的变化与输入电压、输出功率以及电感有关,轻载下过高的开关频率将影响电路的转换效率,故提出一种谷底计数频率反走(VCFF)控制策略。通过检测MOS管两端电压谷底计数,使电路轻载时工作在断续模式,从而降低开关频率以提升轻载效率。实验结果表明,相比于COT控制策略,所提控制策略能够有效提高轻载效率。输入电压为220 Vrms下,10%~50%负载时效率在0.96以上。

基于改进滑模控制策略的汽车LED前照灯驱动器设计

为了实现汽车LED前照灯远近光光照度和色温的无极调节,提出一种基于改进滑模控制策略的新型LED前照灯驱动器设计方案。采用4路独立控制的Boost变换器作为主电路拓扑,分别控制近光暖光、近光冷光、远光暖光、远光冷光灯组,构建了该电路拓扑的数学模型,并提出了一种新型复合滑模控制策略。在此基础上进行了软硬件设计,研制了一台36 W的试验样机,对该控制策略进行了试验验证。结果表明:基于提出的新型基准占空比调制的复合滑模控制策略设计的LED前照灯驱动器可分别通过设置参考电流值和色温给定系数无极调节LED灯的光照度和色温;近光冷、暖LED的输出电压纹波约为1 V,响应时间仅约为0.1 s,系统输出稳定、响应速度快、切换流畅。研究结果可为汽车LED前照灯的自动化设计提供参考。

一种升压型白光LED驱动控制芯片的设计

针对高亮度白光LED的驱动要求,提出了一种适用于升压型LED驱动电路控制器的设计方案。针对LED的电气特性,芯片控制策略采用峰值电流模式控制并建立了小信号模型进行系统环路补偿设计;针对LED的背光应用要求,在控制器中集成了模拟与数字调光功能,具体介绍了数字调光模式的功能电路,其最大的调光比可以达到3000∶1。为了满足更高的效率要求,设计了无采样电阻的控制电路,减少了外围的器件并提高了系统的效率。芯片在1.5μm BCD工艺下设计并流片,最后进行了各种工作模式下的测试。测试结果显示,该芯片基本满足设计要求。

一种高效率白光LED驱动器的设计

小功率白色LED是便携式电子产品中LCD背光照明的最佳选择,其驱动器可以看作是向LED供电的特殊电源。介绍了一种高效率PFM升压型DC/DC转换器的设计。该转换器可带30 mA负载,输入电平0.8-3 V,输出1.9-3.9 V,无需外接用于启动的肖特基二极管,可在1.2V电压启动;重点对基准电压和振荡器的设计进行分析,采用0.6μm CMOS工艺完成芯片的设计。负载为20 mA时,芯片的工作效率大于80%,电压精度≤±2%,有较大的实用价值。

一种隔离型交错并联无电解电容LED驱动电路

针对LED驱动电源中因为使用了电解电容而降低电源使用寿命的问题,提出一种基于隔离型交错并联Boost-PFC变换器的单级无电解电容LED驱动电路拓扑,该拓扑由交错并联Boost变换器和辅助功率平衡电路组成,通过辅助功率平衡电路平衡瞬时交流输入功率和直流输出功率的差值,抑制了输出电流的低频纹波。详细分析了该拓扑结构的工作原理及开关模态。基于所提电路拓扑,分析了该电路输出电流低频纹波的产生机理,提出一种适用于该电路拓扑的低频纹波控制策略,给出了具体的实现方案,并对电路关键参数进行了设计,最后搭建了一台40 W的原理样机,实验结果表明:采用所提方案时,输出滤波电容和辅助储能电容均可降到6.6μF,输出电流纹波降至16.7%,从而可以使用容值较小的薄膜电容替代电解电容,提高了LED驱动电源的使用寿命和可靠性。

两种前级Boost PFC变换器的比较研究

中大功率的LED照明驱动器一般都包含前级Boost PFC变换器。全面比较两种常用的前级Boost PFC变换器——采用SiC二极管的电流连续模式(CCM)的Boost PFC变换器和采用Si二极管的交错并联临界模式(CRM)的Boost PFC变换器。480 W LED照明驱动器样机的实验结果表明:在后级DC-DC变换器相同的情况下,前级采用SiC二极管CCM Boost PFC变换器的样机的THD和PF性能更优越、成本更低、体积更小,而前级采用交错并联CRM Boost PFC变换器的样机的电感电流纹波更小、效率略高。

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.

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。

一种高功率因数低纹波LED驱动电源的研究

针对单级LED驱动电源输出电流低频纹波大的问题,提出了一种基于隔离型交错并联Boost变换器的单级高功率因数LED驱动电源。分析了该驱动电源的工作原理以及低频电流纹波的抑制机理,给出了一种将漏感引起的电压尖峰能量反馈到负载侧,抑制输出侧低频电流纹波的控制策略,并进行了仿真验证。最后设计了一台满载功率为100 W的数字控制样机,实验结果验证了所提电路能有效降低LED电流的低频纹波,实现LED的无频闪工作。

一种新型升降压LED驱动电源

现阶段利用发光二极管(LED)作为快速光源十分普遍,随着LED功率不断提高,高亮度的LED灯具有取代传统照明灯具的趋势,应用潜力非常大。提出了一种新型升降压变换器作为高亮度白光LED灯的驱动方案。主电路由前级Boost和后级Buck组成,采用固定导通时间控制策略,实行前级限幅后级闭环控制,结构简单,无需补偿电路,动态响应速度快。建立了主电路的稳态与小信号模型,对控制环路进行了理论分析,运用PSIM软件进行了仿真验证。