基于LC谐振DC-DC变换器的高效照明用LED驱动技术研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:red0035
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进入21世纪以来,随着高亮 LED技术的逐渐成熟,以 LED为主体的半导体照明越来越受到重视。然而,在推广 LED照明的过程中,也暴露了光效不高、量子效率低、散热困难等问题。在驱动技术方面,由于单颗 LED功率等级偏低引起的LED阵列故障诊断、恒流实现、大功率驱动条件下的功率因数校正问题等问题也给驱动器研究造成了困难。  本文分析了当前 LED照明研究和实施过程中的一些问题,比如LED驱动器在功率提升过程中的功率因数校正器的效率和功率密度提升、驱动形式、阵列形式、故障诊断以及控制策略等。在此基础上进行了如下研究:  为了解决驱动器功率等级提升过程中的效率和功率密度改善问题,本文分析和研究了交错并联和零纹波技术在驱动电源中应用的可能性,提出了一种结合了交错并联和零纹波的新型 APFC拓扑,并对其中无源参数及其数字控制器的设计进行了研究。  由于单颗 LED功率等级偏低,在实际照明应用中,一般均采用阵列的形式。对于这种阵列,单串 LED如果采用独立驱动会降低驱动器的功率密度。而如果对全部并联支路采用总电流恒流供电,又存在 LED开路故障检测困难和LED电流过大烧毁的危险。为了解决这一问题,本文提出和开发了一种基于LC谐振直流变换器的可以实时根据阵列中的开路串数调整功率闭环给定的LED驱动器。该驱动器无需多路单独采样,可根据总电流与开路串数的关系通过辨识的方法获取开路串数。文中分析了其工作原理和ZVS的实现条件分析,设计能够通过总电流辨识自动判断开路串数的数字控制器。  在目前众多的小功率LED驱动器中,多功率级设计方案会带来效率偏低和功率密度偏低以及可靠性降低的问题,针对这一问题,同时为了降低成本,本文提出一种单功率级驱动器——buck-boost与flyback变换器合成的B2F-SPSPFCFC单功率级结构,进行这种结构电路的理论分析、参数设计和控制方法研究,并通过闭环电流控制模式仿真和实验进行了验证。
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