基于倍流同步整流的LED驱动电源研究
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ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ＬＥＤ ｄｒ ｉｖｅ ｐｏｗｅｒ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒ ｏｐｏｓｅｓ ａ ｈｉｇ ｈ—ｐｏｗｅｒ ＬＥ Ｄ ｄｒｉｖｅｒ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ—
ｄｏｕｂｌｅｒ ｓｙｎｃｈｒ ｏ ｎｏｕｓ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ ｈａｌｆ－ｂｒｉｄｇｅ ＬＬＣ ｒｅｓｏｎａｎｔ，ｔｈｅ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｓ ｂｏｔ ｈ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｓｏｆｔ ｓｗｉｔｃｈ ｏｆ ｈａｌｆ ｂｒｉｄｇｅ，ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｌｏｓｓ，ａｎｄ ｃａｎ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒ ｏｌｙｔｉｃ wk.baidu.comａｐａｃｉｔｏｒ．Ｂａｓｉｓ ｏｆ ｄｅｔａｉｌ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔ ｈｅ ｐｒ ｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｐｈａｓｅｓ ｏｆ ｔ ｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ，ａ ｌａｂ ｏｒａｔｏｒｙ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔａ ｌ ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｖｅｒｉｆｙ ｔ ｈｅ ｓｕｐｅ— ｒｉｏｒｉ￣ ｏｆｔｈｅ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｒｉｖｅｒ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ； ｌｉｇｈｔ ｅｍ ｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ； ｃｕｒｅｎｔ－ｄｏｕｂｌｅｒ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ
第 ５２卷 第 ２期 ２０１８年 ２ 月
电 力 电 子技 术
Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏ１．５２，Ｎｏ．２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１８
基 于倍 流 同步整 流 的 ＬＥＤ驱 动 电源研 究
马建 光 ，魏 学 业 ，胡 良，张 俊 红
（北京交 通大 学 ，北 京 １０００４４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ） ｄｒｉｖｅｒ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｌａｒｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ
ｓｏｕｒｃｅ，ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｒｅｓｔｒｉｃｔｓ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔ ｈｅ Ｌ Ｅ Ｄ ｄｒ ｉｖｅｒ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ．Ｔｈｅ ｓｃｈｏｌａｒｓ ｂｏｔｈ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｈａｖｅ ｄｏｎｅ ｉｎ ｄｅｐｔｈ ｒｅｓｅａｒｃ ｈ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｔｗｏ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＬＥＤ Ｄｒｉｖｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃｕｒｒｅｎｔ．ｄｏｕｂｌｅｒ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ
ＭＡ Ｊｉａｎ·ｇｕａｎｇ，Ｗ ＥＩ Ｘｕｅ—ｙｅ，ＨＵ Ｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｊｕｎ·ｈｏｎｇ （Ｂｅ￣ｉｉｎｇ Ｊａｏｔｏｎｇ Ｕｎｗｅｎｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ）
摘 要 ：发光二 极管 （ＬＥＤ）驱 动 电源 为低 压大 电流恒 流源 ，而 电解 电容制 约着 ＬＥＤ驱动 电源 的使 用寿 命。国内外
学者 从提 高 电源 效率和 消 除 电解 电容两 个方 面对 ＬＥＤ驱 动 电源 进 行深入 研究 。提 出 了一种基 于倍流 同步整 流
的 半桥 ＬＬＣ拓 扑 的 ＬＥＤ驱 动 电源 ，既能 实现 谐 振半 桥 的软 开关 ，又 能 降低次 级 的导通 损 耗 ，且 能省 去 电解 电
定 稿 日期 ：２０１７—０５—２６ 作 者 简 介 ：马 建 光 （１９８６一），男 ，河 北 邢 台 人 。博 士 研 究 生 研 究 方 向 为 ＬＥＤ 驱 动 电 源 、新 能 源 逆 变 器 、电 力 电 子 技 术 。
２．１ 拓 扑 结 构 所 提 基 于 倍 流 同步 整 流 的 ＬＬＣ半 桥 ＬＥＤ 驱
１ 引 言
２ ＬＥＤ 驱 动 电路 拓 扑 结 构 及 工 作 原 理
驱 动 电源 是 大 功 率 ＬＥＤ 照 明 的核 心 部 件 ．直 接 决 定 整 个 灯 体 的 效 率 和 寿 命 。 因 此 对 大 功 率 ＬＥＤ驱 动 电源 研 究 具 有 重 要 价值 。通 常 ＬＥＤ恒 流 源 驱 动 采 用 电解 电容 作 为 储 能 元 件 使 电源 输 出平 稳 。ＬＥＤ灯 使 用 寿 命 约 为 十 万 小 时 ．而 电解 电容 使 用 寿命 大概 只有 五 千 小 时 ，两 者 相 差 甚 大 。电解 电 容体 积 较 大 。如 果 消 除 电解 电容 ．不 仅 能 提 高 电源 功 率密 度 ，还 能 提 高 电源 使 用 寿 命 。因此 无 电解 电 容 的拓 扑成 为 ＬＥ Ｄ驱 动 研 究 热 点 之 一 ｆ１．
这 里 提 出一 种 无 电解 电容 、倍 流 同 步 整 流 的 半 桥 ＬＬＣ拓 扑 的 ＬＥＤ 驱动 电源 。ＬＬＣ 串联 谐 振 结 构 实 现 电路 软 开 关 ，倍 流 同步 整 流 用 电感 代 替 电 解 电容 储 能 、用 ＭＯＳＦＥＴ代 替 二 极 管 整 流 ，提 高 驱 动 电源 使 用 寿 命 和 效 率 。
容 。在 分 析 电路 拓 扑 各 阶 段 工 作 原 理 的 基 础 上 ，设 计 了实 验 室 样 机 ，样 机 实 测 波 形 验 证 了 该 拓 扑 的 优 越 性 。
关键 词 ：驱动 电源 ：发光 二极 管 ：倍 流 同步整流
中图 分 类 号 ：ＴＮ８６
文 献标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１０００—１００Ｘ（２０１８）０２—００６１—０２
动 电源 拓 扑 结构 如 图 １所 示 。
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图 １ 所 提 倍 流 Ｊ司步 整 流 ＬＬＣ 电路
Ｆｉｇ．１ Ｐｒ ｏ ｐｏｓｅｄ ｃｕｒｒｅｎｔ—ｄｏｕｂｌｅｒ ｓｙｎｃｈｒ ｏ ｎｏｕｓ ｒｅｃｔｉｆ ｉｅｒ ＬＬＣ ｃｉｒｃｕｉｔ
ｄｏｕｂｌｅｒ ｓｙｎｃｈｒ ｏ ｎｏｕｓ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ ｈａｌｆ－ｂｒｉｄｇｅ ＬＬＣ ｒｅｓｏｎａｎｔ，ｔｈｅ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｓ ｂｏｔ ｈ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｓｏｆｔ ｓｗｉｔｃｈ ｏｆ ｈａｌｆ ｂｒｉｄｇｅ，ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｌｏｓｓ，ａｎｄ ｃａｎ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒ ｏｌｙｔｉｃ wk.baidu.comａｐａｃｉｔｏｒ．Ｂａｓｉｓ ｏｆ ｄｅｔａｉｌ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔ ｈｅ ｐｒ ｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｐｈａｓｅｓ ｏｆ ｔ ｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ，ａ ｌａｂ ｏｒａｔｏｒｙ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔａ ｌ ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｖｅｒｉｆｙ ｔ ｈｅ ｓｕｐｅ— ｒｉｏｒｉ￣ ｏｆｔｈｅ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｒｉｖｅｒ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ； ｌｉｇｈｔ ｅｍ ｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ； ｃｕｒｅｎｔ－ｄｏｕｂｌｅｒ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ
第 ５２卷 第 ２期 ２０１８年 ２ 月
电 力 电 子技 术
Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏ１．５２，Ｎｏ．２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１８
基 于倍 流 同步整 流 的 ＬＥＤ驱 动 电源研 究
马建 光 ，魏 学 业 ，胡 良，张 俊 红
（北京交 通大 学 ，北 京 １０００４４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ） ｄｒｉｖｅｒ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｌａｒｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ
ｓｏｕｒｃｅ，ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｒｅｓｔｒｉｃｔｓ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔ ｈｅ Ｌ Ｅ Ｄ ｄｒ ｉｖｅｒ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ．Ｔｈｅ ｓｃｈｏｌａｒｓ ｂｏｔｈ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｈａｖｅ ｄｏｎｅ ｉｎ ｄｅｐｔｈ ｒｅｓｅａｒｃ ｈ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｔｗｏ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＬＥＤ Ｄｒｉｖｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃｕｒｒｅｎｔ．ｄｏｕｂｌｅｒ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ
ＭＡ Ｊｉａｎ·ｇｕａｎｇ，Ｗ ＥＩ Ｘｕｅ—ｙｅ，ＨＵ Ｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｊｕｎ·ｈｏｎｇ （Ｂｅ￣ｉｉｎｇ Ｊａｏｔｏｎｇ Ｕｎｗｅｎｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ）
摘 要 ：发光二 极管 （ＬＥＤ）驱 动 电源 为低 压大 电流恒 流源 ，而 电解 电容制 约着 ＬＥＤ驱动 电源 的使 用寿 命。国内外
学者 从提 高 电源 效率和 消 除 电解 电容两 个方 面对 ＬＥＤ驱 动 电源 进 行深入 研究 。提 出 了一种基 于倍流 同步整 流
的 半桥 ＬＬＣ拓 扑 的 ＬＥＤ驱 动 电源 ，既能 实现 谐 振半 桥 的软 开关 ，又 能 降低次 级 的导通 损 耗 ，且 能省 去 电解 电
定 稿 日期 ：２０１７—０５—２６ 作 者 简 介 ：马 建 光 （１９８６一），男 ，河 北 邢 台 人 。博 士 研 究 生 研 究 方 向 为 ＬＥＤ 驱 动 电 源 、新 能 源 逆 变 器 、电 力 电 子 技 术 。
２．１ 拓 扑 结 构 所 提 基 于 倍 流 同步 整 流 的 ＬＬＣ半 桥 ＬＥＤ 驱
１ 引 言
２ ＬＥＤ 驱 动 电路 拓 扑 结 构 及 工 作 原 理
驱 动 电源 是 大 功 率 ＬＥＤ 照 明 的核 心 部 件 ．直 接 决 定 整 个 灯 体 的 效 率 和 寿 命 。 因 此 对 大 功 率 ＬＥＤ驱 动 电源 研 究 具 有 重 要 价值 。通 常 ＬＥＤ恒 流 源 驱 动 采 用 电解 电容 作 为 储 能 元 件 使 电源 输 出平 稳 。ＬＥＤ灯 使 用 寿 命 约 为 十 万 小 时 ．而 电解 电容 使 用 寿命 大概 只有 五 千 小 时 ，两 者 相 差 甚 大 。电解 电 容体 积 较 大 。如 果 消 除 电解 电容 ．不 仅 能 提 高 电源 功 率密 度 ，还 能 提 高 电源 使 用 寿 命 。因此 无 电解 电 容 的拓 扑成 为 ＬＥ Ｄ驱 动 研 究 热 点 之 一 ｆ１．
这 里 提 出一 种 无 电解 电容 、倍 流 同 步 整 流 的 半 桥 ＬＬＣ拓 扑 的 ＬＥＤ 驱动 电源 。ＬＬＣ 串联 谐 振 结 构 实 现 电路 软 开 关 ，倍 流 同步 整 流 用 电感 代 替 电 解 电容 储 能 、用 ＭＯＳＦＥＴ代 替 二 极 管 整 流 ，提 高 驱 动 电源 使 用 寿 命 和 效 率 。
容 。在 分 析 电路 拓 扑 各 阶 段 工 作 原 理 的 基 础 上 ，设 计 了实 验 室 样 机 ，样 机 实 测 波 形 验 证 了 该 拓 扑 的 优 越 性 。
关键 词 ：驱动 电源 ：发光 二极 管 ：倍 流 同步整流
中图 分 类 号 ：ＴＮ８６
文 献标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１０００—１００Ｘ（２０１８）０２—００６１—０２
动 电源 拓 扑 结构 如 图 １所 示 。
Ｉｖｍ １
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图 １ 所 提 倍 流 Ｊ司步 整 流 ＬＬＣ 电路
Ｆｉｇ．１ Ｐｒ ｏ ｐｏｓｅｄ ｃｕｒｒｅｎｔ—ｄｏｕｂｌｅｒ ｓｙｎｃｈｒ ｏ ｎｏｕｓ ｒｅｃｔｉｆ ｉｅｒ ＬＬＣ ｃｉｒｃｕｉｔ