[发明专利]一种兼容电子变压器的整合式LED驱动电源

说明书

本发明公开一种兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，包括电子变压器和整流桥，电子变压器的输出端连接整流桥的输入端，整流桥的输出端并联有输入滤波电容C₁，还包括前级PFC变换器和后级DC‑DC变换器；前级PFC变换器的输入端连接到整流桥的输出端，且前级PFC变换器与后级DC‑DC变换器通过单个开关管S₁整合起来，其间的解耦电容C_d将瞬态输入功率的直流分量与交流分量进行解耦，交流分量存储于解耦电容C_d中，直流分量通过后级DC‑DC变换器输出稳定且不含二倍工频纹波的直流输出电压。本发明解决容性负载问题，消除前级输出的直流电压纹波，解决了单级PFC方案输出含二倍工频纹波的问题；且具有电路体积小、成本低的特点，更加符合MR16照明系统的要求。

技术领域

本发明涉及LED驱动电源技术领域，具体为一种兼容电子变压器的整合式LED驱动电源。

背景技术

LED的出现被认为是照明发展历史120年以来的第二革命，是人类绿色技术的重大突破，由于其具有的节能环保、寿命长和效率高等优点，必然将取代传统的照明灯具，成为未来照明灯具的发展趋势。

传统的MR16卤素灯照明系统主要包含电子变压器与卤素灯，由高频降压电子变压器将电网交流电压转换为12Vac高频交流输出供给卤素灯使用。在光通量相同的条件下，若使用带有驱动电源的LED替代MR16照明系统中的卤素灯，功率为20～60W的卤素灯只需用3～7W的LED代替，极大的降低了MR16照明系统的功耗。然而，额定功率为20～60W的电子变压器通常需要接入5～10W的电阻性负载才能保证电子变压器正常工作。与呈现阻特的卤素灯相比，LED由于功率较小且传统LED驱动电源并非呈现为纯阻性，当直接使用带有驱动电源的LED替换卤素灯时，可能无法达到电子变压器正常工作时所需要的最小负载电流，电子变压器可能会出现不能正常工作、随机关闭等问题，从而导致LED闪烁。

到目前为止，已经有几种LED驱动电源兼容电子变压器的方法，传统方法是利用带有大输入电容的单级LED驱动器来兼容电子变压器，其拓扑如图1所示。市电经电子变压器降压后得到12Vac的高频交流电，12Vac交流电在整流之后经过220～470μF的大电容，再经过一级DC-DC变换以消除输出中的二倍工频纹波分量，实现较低的LED电流纹波。但因为大电容的使用，整个LED驱动电源呈现为电容性。当电容充电时，较大的充电电流可以满足电子变压器的最小负载电流要求，电子变压器在电容充电时正常工作；但当电容充电结束后，整流桥对电容停止充电，输入电流变小，不能满足电子变压器的最小负载电流要求，表现为LED闪烁，不能正常工作。并且，若电容充电时的电流尖峰过大，则可能会触发电子变压器的过电流保护，使电子变压器停止工作，LED闪烁。除此之外，在实际应用中，为了充分利用电子变压器，常需要将多个LED驱动电源并联使用，这将进一步增加电子变压器的容性负载，从而更不利于LED驱动电源与电子变压器的兼容。

传统兼容电子变压器的方法存在的主要问题：LED驱动电源呈现的非阻性导致电子变压器不能连续稳定的工作；由于不同型号电子变压器正常工作的最小负载电流和过电流等参数存在差异，同一LED驱动电源难以兼容不同规格的电子变压器。

为解决传统兼容方法的缺陷，两种基于高功率因数LED驱动电源的兼容方法被提了出来：单级PFC方案和两级PFC方案。单级PFC方案如图2所示，由于存在功率因数校正，整个LED驱动电源呈现出电阻性，解决了传统兼容方法的容性负载问题。但由于其输出电流含有较大的二倍工频纹波分量，当其驱动LED时，将导致LED频闪。两级PFC方案如图3所示，该方案包括前级PFC变换器和后级DC-DC变换器。利用驱动器的两级结构，既解决LED驱动电路与电子变压器的兼容问题，同时消去了输出的二倍工频纹波分量，实现了LED的无频闪。但由于此方案需要两个控制回路，两个开关管，导致驱动电源体积较大，很难满足小尺寸MR16系统的要求，同时由于电路较复杂，成本较高，也不适合用于小功率LED。