[发明专利]基于BOOST-BUCK变换器交错并联无电解电容LED驱动电源及切换方法

摘要

本发明公开了一种基于BOOST‑BUCK变换器交错并联无电解电容LED驱动电源及切换方法。电路拓扑包括交流输入，整流桥，滤波电感L_f，滤波电容C_f，一个BOOST与BUCK交错并联电路，输出滤波电容及LED负载。由开关管Q₁，续流二极管D₂，电感L₁，储能电容C_b组成BOOST电路。由开关管Q₁，电感L₁、L₂，储能电容C_b，输出滤波电容C_O及LED负载组成BUCK电路。电感L₁、L₂都工作在电流断续模式。本发明有如下优点及特点：输出电流纹波减小，功率因数高；储能电容C_b设计为大电压纹波工作状态；电路用一个开关管控制，减少了开关损耗。

主权项

1.一种基于BOOST‑BUCK变换器交错并联无电解电容LED驱动电源的切换方法，基于BOOST‑BUCK变换器交错并联无电解电容LED驱动电源包括交流输入，滤波电容C_f，滤波电感L_f，桥式整流电路，开关管Q₁，二极管D₁、D₂,电感L₁、L₂，输出滤波电容C_o及LED负载；所述的交流输入经过滤波电容C_f与滤波电感L_f组成的LC滤波器后经过整流桥整流，整流桥正端连接二极管D₁的阴极和电感L₁的一端，L₁的另一端连接二极管D₂的正极和开关管Q₁的漏极，开关管Q₁的源极连接整流桥的负端和储能电容C_b的一端，储能电容C_b的另一端分别和二极管D₂的负极、LED负载的正极相连，二极管D₁的阳极连接电感L₂的一端，L₂的另一端连接LED负载的负极，输出滤波电容C_O的两端分别连接LED负载的正极和负极；由开关管Q₁，续流二极管D₂，电感L₁，储能电容C_b组成BOOST电路；由开关管Q₁，电感L₁、L₂，储能电容C_b，输出滤波电容C_O及LED负载组成BUCK电路；电感L₁、L₂都工作在电流断续模式；其特征在于，该切换方法包括以下控制阶段：阶段A当整流后的输入瞬时电压U_in(t)小于电感L1上的瞬时电压U_L1(t)时，驱动电源工作在阶段A，阶段A有三种工作模态：模态3、模态4、模态5；模态3：开关管Q₁导通，储能电容C_b给电感L₁、L₂和LED负载供电，电感L₁上的电流i_L1、电感L₂上的电流i_L2线性上升，二极管D₂导通；模态4：开关管Q₁关断，电感L₁及L₂向输出滤波电容C_o和负载LED放电，电感L₁上的电流i_L1、电感L₂上的电流i_L2线性下降，在模态4结束时刻，电感L₁上的电流i_L1、电感L₂上的电流i_L2降为零；模态5：在模态4结束时刻，电感L₁上的电流i_L1、电感L₂上的电流i_L2已降为零，Buck电路和Boost电路均工作在电感电流断续模式，此模态中仅滤波电容C_o向LED负载供电；阶段B当瞬时输入功率小于瞬时输出功率时，驱动电源工作于阶段B，阶段B有三种工作模态：模态1、模态2、模态4、模态5；模态1，在模态1开始之前，电感L₁上的电流i_L1、电感L₂上的电流i_L2均为0，此模态中，开关管Q开通，二极管D₁导通；交流输入、整流桥、电感L₁及开关管Q₁构成电感L₁充电回路；交流输入对电感L₁进行充电，电感L₁上的电流i_L1线性上升，储能电容C_b、输出滤波电容C_O、电感L₁、电感L₂、二极管D₁、开关管Q₁及LED负载构成储能电容C_b供电回路；储能电容C_b向LED负载和C_o供电回路，电感L₂上的电流i_L2线性上升，在模态1结束时刻，电感L₁上的电流i_L1达到峰值；模态2，在电感L₁上的电流i_L1达到峰值的时刻，关断Q₁，二极管D₁导通，二极管D₂反向截止，电感L₁、L₂，输出滤波电容C_O，二极管D₁，LED负载组成电感续流回路，电感L₁向电感、L₂输出电容C_o和负载LED放电，电感L₁上的电流i_L1线性下降，最终电感L₁上的电流i_L1与电感L₂上的电流i_L2达到相等；其中模态4与模态5与阶段A切换方式相同；阶段C当瞬时输入功率大于瞬时输出功率，驱动电源工作在阶段C，阶段C有四种工作模态：模态1、模态2、模态4、模态5；其中模态1、模态4及模态5与阶段B切换方式相同；模态2，在阶段C中，交流输入v_in与电感L₁给储能电容C_b充电，储能电容电压一直上升；同时电感L₁、电感L₂，输出滤波电容C_o，二极管D₁，LED负载组成电感续流回路，电感L₁向电感L₂、输出滤波电容C_o和负载LED放电，电感电流i_L1线性下降，在模态2结束时刻，电感L₁上的电流i_L1与电感L₂上的电流i_L2的电流达到相等。