[发明专利]低储能电容、高功率因数直流电流输出的LED驱动电路

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及交流直流电流转换以及功率的控制。更具体地说，本发明涉及一种用于LED照明的低储能电容，高功率因数直流电流输出的LED驱动电路。

背景技术

LED集成整灯是由LED模块、 散热器和LED驱动电源三部分组成；散热器是负责将LED模块所产生的热功率P_H转移到环境空气中；该通过散热器转移的热功率P_H 是由散热器的热阻RS和散热器与环境空气的温差ΔT决定：P_H=ΔT/R_S。散热器的热阻R_S是由散热器的表面面积SS（散热器的体积）大小决定：R_S=K/SS。散热器与环境空气的温差ΔT是由发光二极管允许最高工作结温以及发光二极管驱动电源所允许的最高工作温度决定的。对固定的所需转移的热功率P_H，增加散热器与环境空气的温差ΔT，可以增加散热器的热阻R_S。增加散热器的热阻R_S 有利于减小散热器的体积和重量。显然要减小散热器的体积和重量，对固有的要转移的热功率P_H而言，散热器与环境空气的温差ΔT将增加。随着LED技术的发展， LED模块的最高允许工作结温已可以超过100度。这对于LED集成整灯而言，能使得LED集成整灯的物理尺寸的进一步减小，其重量进一步减轻成为可能。

在已有的发光二极管驱动电源方案中， 通常使用电解电容作为一储能元件将通常由市电交流输入的交流功率转换为直流功率（由于电解电容的储能功能）。 电解电容的寿命是受其工作的环境温度影响。环境温度每增加十度，电解电容的寿命缩短一倍。以一般105度电解电容为例：当该电解电容的工作环境温度为105度，其寿命只有2000小时；当该电解电容的工作环境温度为95度，其寿命只有4000小时；当该电解电容的工作环境温度为85度，其寿命只有8000小时；当该电解电容的工作环境温度为75度，其寿命只有16000小时；当该电解电容的工作环境温度为65度，其寿命将有32000小时；显然如果发光二极管驱动电源方案中要使用电解电容，而通常这发光二极管驱动电源是置于散热器之中，散热器与环境空气的温差ΔT将受限于这电解电容的工作环境温度。为此， 要进一步减小LED集成整灯的物理尺寸和重量，发光二极管驱动电源应该是无电解电容的方案。

随着生活水平的提高，希望LED的输出光是直流的，没有任何低频闪烁。对交流市电输入而言，其输入功率是以两倍市电频率由零到两倍平均输出功率周期变化。由于输入功率是周期零功率输入，如没有电解电容进行储能，哪里来的能量能提供给LED输出；从而保证LED的输出光是直流的，没有任何低频闪烁？？电容器有许多种类。除了电解电容外还有薄膜电容，陶瓷介质电容等等。薄膜电容和陶瓷介质电容的寿命是很长的并不随温度的增加而减少。但薄膜电容和陶瓷介质电容的单位体积的容量远小于电解电容的单位体积的容量。如果能使用薄膜电容和陶瓷介质电容来充当储能元件，这样可以保证相应的LED驱动电源能工作在高工作环境温度下而没有LED驱动电源的寿命问题。可行的实现条件是在该LED驱动方案中基本上不需要存储能量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种如何使用低储能电容来实现高功率因数高效率直流电流输出的LED驱动电路。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种低储能电容、高功率因数直流电流输出的LED驱动电路，由二极管整流桥、有源非线性电容网络及后续开关功率变换器组成；

二极管整流桥的输出向有源非线性电容网络供电；有源非线性电容网络的输出电压是由直流电压叠加两倍市电频率的交流电压组成；有源非线性电容网络的输出电压供电给后续开关功率变换器。

作为本发明的低储能电容、高功率因数直流电流输出的LED驱动电路的改进：有源非线性电容网络是由低储能电容和有源开关网络组成。

作为本发明的低储能电容、高功率因数直流电流输出的LED驱动电路的进一步改进：

低储能电容包括电容C1和C2；

有源开关网络由有源和开关网络组成；

有源包括模块、电感L、功率开关Q1、电流检测电阻R_S 、二极管D；

开关网络包括二极管D1、D2、D3。

作为本发明的低储能电容、高功率因数直流电流输出的LED驱动电路的进一步改进：

LED驱动电路还包括二极管Din，二极管Din的阳极连接到二极管整流桥的输出正端，二极管Din的阴极连接到后续开关功率变换器。