关于基于CUK电路无电解电容的AC-DC LED驱动电源的设计.doc
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1、关于基于CUK电路无电解电容的AC-DC LED驱动电源的设计0 引言当今人类面临着严重的能源问题,而照明引起的能源损耗更是大的惊人。在此背景下,有着节能环保等诸多优点的LED在近些年发展迅速1。LED的使用需要性能优良的驱动电源作为支撑,常用的LED驱动电源需要大的电解电容来降低输出电流纹波,而电解电容是LED驱动电源中寿命最低的一个环节,其使用会大大降低整体的寿命,同时,也会引起功率因数的降低。针对此问题,不同学者提出了不同的方法来消除电解电容,但主要是基于两个思想,其一,通过优化电路拓扑的控制策略以避免电解电容的使用;其二,通过改善电路的拓扑结构来消除电解电容。基于第一种思想,文献2-3
2、提出了通过向输入端注入谐波电流以达到对电路参数进行优化,从而达到消除电解电容的目的;文献4提出了利用PWM调光技术来改善输出电流,可避免使用电解电容;文献5提出了通过使用恒流调节器控制负载的功率,达到调节输出电流稳定的目的。基于第二种思想,文献6-7不但实现了消除电解电容的目的,同时很大程度提升了拓扑整体效率。本文提出一种非隔离式基于CUK电路的AC-DC LED驱动电源拓扑。具有以下优点:(1)具有很高的功率因数;(2)很长的使用寿命(未使用电解电容);(3)输入输出能量平衡;(4)较小的输出电流纹波。1 电路结构分析所提出的LED驱动电源拓扑如图1所示。基于分析做出以下假设:(1)输入电压
3、Vg=Vmsin(1t)为一个理想的正弦波,Vm为输入电压幅值,1=2f,f为输入电压频率;(2)假设电路稳态运行时所有元件都工作在理想状态下;(3)MOSFET的开关频率远大于输入电压频率,故在每个开关周期内可以视输入电压为恒定值;(4)电感L工作在电流断续状态;(5)电感L0,电容C0,电阻RL可视为恒流源。单个开关周期内电路可分为四种工作状态,工作波形如图2所示。以下将对每个工作阶段做具体分析。0-t1阶段:S1接通S2断开,电感L处于充电过程,工作电路如图3所示。t1-t2阶段:S1和S2同时接通,电感L继续充电至峰值,电容C开始对负载放电,工作电路如图4所示。t2-t3阶段,S1断开
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