[发明专利]一种两级式无电解LED驱动电源及控制方法

权利要求书

1.一种两级式无电解LED驱动电源，其特征在于，包括整流电路、PFC电路、半桥恒流谐振电路、LED负载电路、纹波检测电路和控制电路，其特征在于，电网电源经整流电路与PFC电路的输入端连接；PFC电路的输出端与半桥恒流谐振电路的输入端连接；半桥恒流谐振电路的输出端连接LED负载电路；控制电路通过纹波检测电路采集PFC电路输出电压纹波谷值控制半桥恒流谐振电路工作，当PFC输出电压减小到设定的纹波谷值Vl时半桥恒流谐振电路停止工作，当PFC输出电压上升到设定的开启电压Vh时，半桥恒流谐振电路以恒流谐振频率f’工作。

2.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于，所述控制电路包括基准电压源、第一至第二电压源、误差放大器、第一至第二比较器、第一至第二驱动器、方波信号发生器、减法器、RS触发器、非门、第一与门、第二与门、第一至第三电阻、电容，第一电压源、第二电压源产生的电压分别Vl、Vh，第一比较器的同相输入端与第一电压源的正极连接，第一比较器的反相输入端作为PFC电路输出电压纹波采样端，第一比较器的反相输入端还与第二比较器的同相输入端连接，第二比较器的反相输入端与第二电压源的正极连接，第一比较器的输出端、第二比较器的输出端分别与RS触发器的S输入端、R输入端连接，RS触发器的Q输出端与第一与门的一输入端、第二与门的一输入端连接，第二与门的另一输入端经非门与第一与门的另一输入端连接，第二与门的另一输入端还与方波信号发生器的输出端连接，第一与门的输出端、第二与门的输出端分别与第二驱动器输入端和第一驱动器输入端连接，第二驱动器的输出端、第一驱动器的输出端分别与半桥恒流谐振电路的第二开关管的控制端、第一开关管的控制端连接，误差放大器的反相输入端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端作为LED负载电路电流采样端，误差放大器的反相输入端还经第二电阻、电容与误差放大器的输出端连接，误差放大器的同相输入端与基准电压源的正极连接，基准电压源的负极、第一电压源的负极、第二电压源的负极相连接至GND，误差放大器的输出端还与减法器的一输入端连接，减法器的另一输入端作为PFC电路的电压采样端，减法器的输出端经第一电阻与PFC电路的PFC控制芯片连接。

3.根据权利要求2所述的LED驱动电源，其特征在于，所述半桥恒流谐振电路还包括第二至第六电容、第一至第二电感、变压器、第一至第二二极管，第一开关管的一端作为半桥恒流谐振电路的第一输入端，第一开关管的另一端、第二开关管的一端与第二电容的一端连接，第二电容的另一端经第一电感与第三电容的一端、第二电感的一端连接，第二电感的另一端与变压器原边的一端连接，第三电容的另一端与变压器原边的另一端、第二开关管的另一端连接，变压器副边的一端经第四电容与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极连接，变压器副边的另一端分别经第五电容、第六电容与第二二极管的阳极、第一二极管的阴极连接，第二开关管的另一端作为半桥恒流谐振电路的第二输入端，第五电容的两端与LED负载电路的第一LED灯串并联连接、第六电容的两端与LED负载电路的第二LED灯串并联连接。

4.根据权利要求3所述的LED驱动电源，其特征在于，所述方波信号发生器用于产生频率与恒流谐振频率f’相同的方波信号，该恒流谐振频率f’求取方式如下：

设Uin为谐振网络输入电压基波分量的有效值，开关频率为f，Req为LED负载电路折算到变压器原边的等效电阻；假设变压器励磁电感Lm足够大，忽略其对负载电流的影响，根据诺顿定理将有源二端网络等效成电流源Iin和等效内阻Zeq并联形式，由诺顿定理可得：

由于第二电容C1很大，忽略其对谐振频率的影响，当开关频率f等于谐振频率，即第一电感L1与第三电容C2发生并联谐振时，其等效阻抗Zeq为无穷大，此时I_Req等于Iin，负载电流只与谐振参数和输入电压有关，与负载电阻无关，即能实现恒流输出。

5.一种基于权利要求1-4任一所述LED驱动电源的控制方法，其特征在于，根据控制电路通过检测PFC电路输出电压纹波谷值控制半桥恒流谐振电路工作，当PFC电路输出电压纹波大于设定的开启电压Vh时，半桥恒流谐振电路以恒流谐振频率f工作，为LED负载提供恒定电流；当PFC输出电压小于设定的纹波谷值Vl时半桥恒流谐振电路停止工作，输出电流为0。