[发明专利]基于双向cuk电路的无电解电容LED驱动电源及其切换方法

说明书

本发明公开了一种基于双向cuk电路的无电解电容LED驱动电源及其切换方法。电路拓扑包括桥式整流电路，桥式整流电路的输入侧为交流输入，输入滤波电感Lf和输入滤波电容Cf，桥式整流电路的输出侧为相串联的反激变压器T和第一开关管Q1，一个并联在反激变压器T输出端的双向cuk电路，输出滤波电感Lo，输出滤波电容Co及LED负载。本发明具有高功率因数、高恒流精度的优点。通过双向电路处理输入输出功率的脉动功率差，可以采用非电解电容代替电解电容，延长了整个驱动电源的使用寿命，提高了系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及电力电子应用技术领域,具体涉一种并联双向cuk电路的反激电路及切换方法，适用于开关电源尤其是LED驱动电源，属于交流/直流(AC/DC)、直流/直流(DC/DC)变换器领域。

背景技术

随着技术的发展，发光二极管(Light Emitting Diode,LED)因其具有节能、环保、安全、长寿命等优点，在家庭照明及装饰、城市景观照明、道路交通照明等领域得到了广泛的应用，LED是继白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯后的第四代光源。驱动电源的高可靠性、高功率因数、长寿命、低成本等因素是制约着LED照明的推广。实际使用中，LED驱动电源常采用交流供电，但是由于脉动的瞬时输入功率与恒定的输出功率之间的不平衡，导致其输出电压及输出电流具有较大的二倍工频纹波，为了平衡瞬时输入功率和输出功率的脉动功率差，传统LED驱动电源中常采用容值较大的储能电容，一般为电解电容。但电解电容的寿命仅有LED寿命的十分之一左右，这极大地限制了LED驱动电源的寿命。要提高LED驱动电源的使用寿命，必须去除电解电容。

发明内容

本发明是针对反激LED驱动电源中存在电解电容，影响驱动电源使用寿命的问题，提出一种基于双向cuk电路的无电解电容LED驱动电源。在反激变换器的输出端并联双向cuk电路来实现功率解耦，从而实现平衡输入输出功率的脉动差并减小输出电容的容量，延长了LED驱动电源的使用寿命。

本发明采用了如下的技术方案：一种基于双向cuk电路的无电解电容LED驱动电源，包括桥式整流电路，桥式整流电路的输入侧为交流输入，输入滤波电感Lf和输入滤波电容Cf，桥式整流电路的输出侧为相串联的反激变压器T和第一开关管Q1，一个并联在反激变压器T输出端的双向cuk电路，输出滤波电感Lo，输出滤波电容Co及LED负载。

进一步，所述桥式整流电路由第一二极管Dr1、第二二极管Dr2、第三二极管Dr3和第四二极管Dr4组成；第一开关管Q1的源极接第三二极管的阳极；第一开关管Q1的漏极接反激变压器T初级绕组的一端；反激变压器T初级绕组的另一端接第二二极管的阴极，反激变压器T的次级绕组一端连接输出整流二极管D1的阳极，输出整流二极管D1的阴极与输出电容Co的一端、输出电感Lo的一端相连，输出电感Lo的另一端和负载LED的阳极相连，输出电容Co的另一端与负载LED的阴极相连，双向cuk变换器并联在输出电容Co两端。

进一步，所述桥式整流电路中，所述第一二极管Dr1的阳极连接所述第三二极管Dr3的阴极，所述第二二极管Dr2的阳极连接所述第四二极管Dr4的阴极，所述第一二极管Dr1与所述第二二极管Dr2的阴极对接，所述第三二极管Dr3与所述第四二极管Dr4的阳极对接。

进一步，所述并联的双向cuk电路包括第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2、第二开关管Q2、第三开关管Q3；第一电感L1一端与输出电容Co的一端相接，第一电感L1的另一端与第二开关管Q2的漏极、第一电容C1的一端相接，第一电容C1的另一端与第三开关管Q3的源极、第二电感L2的一端相接，第二电感L2的另一端与第二电容C2的一端相接，第二电容C2的另一端与第二开关管Q2的源极、第三开关管Q3的漏极、输出电容Co的另一端相接。

进一步，所述并联的双向cuk电路中，第一电容C1用于在Co和C2之间转移能量，第二电容C2用于储存和释放主电路传递过来的能量。