[发明专利]一种无电解电容LED驱动电源的数字控制方法

权利要求书

1.一种无电解电容LED驱动电源的数字控制方法，其特征在于，提供一无电解电容LED驱动电源，包括整流电路、PFC电路、半桥谐振电路、两路LED均流电路、控制电路；所述半桥谐振电路包括开关管S1、S2，电感L1、L2，电容C1、C2和变压器T1，两路LED均流电路包括均流电容C3，二极管D1、D2，电容C10、C20和LED负载LED1、LED2；整流电路输入端与交流电源连接，整流电路输出端与PFC电路输入端连接，PFC电路的第一输出端与S1的一端连接，PFC的第二输出端与S2的一端、C2的一端、T1原边的一端连接，S1的另一端与S2的另一端相连接并经C1、L1与L2的一端、C2的另一端连接，L2的另一端与T1原边的另一端连接，T1副边的一端经C3与D1的阳极、D2的阴极连接，T1副边的另一端与C20的一端、LED2的正极、C10的一端、LED1的负极连接，D1的阴极与C10的另一端、LED1的正极连接，D2的阳极与C20的另一端、LED2的负极连接；所述方法实现方式为：控制电路通过采集整流电路输出电压、PFC电路输出电压、LED负载电流、LED负载电压产生PFC电路所需的控制信号，以及使半桥谐振电路开关管S1、S2的工作占空比能够自动跟随PFC电路输出电压的瞬时值变化，从而抑制PFC电路输出电压的低频纹波，减小PFC电路输出端储能电容的容量；该方法利用半桥谐振电路的恒流特性，即当半桥谐振电路工作在恒流谐振频率时，输出电流：

i₀＝k_c×v_PFC×sin(D×π)

其中，v_PFC为PFC电路输出电压瞬时值，D为S1的工作占空比，k_c为仅与恒流谐振参数有关的系数，即当半桥谐振电路谐振参数一定时，输出电流仅与PFC电路输出电压和半桥谐振电路开关管的工作占空比D有关；当PFC输出电压瞬时值增大时，半桥谐振电路上开关管的工作占空比增加，输出电流瞬时值i₀＝k_c×v_PFC×sin(D×π)增加；当PFC输出电压瞬时值降低时，半桥谐振电路开关管的工作占空比减小，输出电流瞬时值减小，从而解决了LED驱动电源输入输出瞬时功率不平衡的问题，有效地抑制PFC电路输出电压的低频纹波，减小PFC电路输出端储能电容的容量；

控制电路通过采集整流电路输出电压、LED负载功率确定S1和S2所需的驱动信号的时序及占空比大小，以整流电路输出电压过零点为起始点，控制半桥谐振电路的占空比以规律变化，其中k_d为占空比系数，D_min为额定负载时S1的最小工作占空比；当时，D＝k_d×D_min；当时，当时，D＝0.5k_d；也即从整流电路输出电压过零点起，S1的工作占空比按正弦规律从D_min增加到最大值0.5，再减小到D_min为止，完成一个工作周期，该工作周期为输入交流电源工频周期的一半；开关管S2与S1互补导通，两者均以正弦规律变化。

2.根据权利要求1所述的一种无电解电容LED驱动电源的数字控制方法，其特征在于，所述控制电路包括数字控制器及与该数字控制器连接的PFC电路驱动电路和半桥谐振电路驱动电路；数字控制器通过软件编程产生所需要的PFC电路驱动信号和半桥谐振电路驱动信号，其中PFC电路驱动信号是通过采集PFC电路输出电压和LED负载电流并将它们进行加权反馈产生的；半桥谐振电路驱动信号是通过采集整流电路输出电压、LED负载功率并根据所提的控制方法产生的，该驱动信号的占空比能够自动跟随PFC电路输出电压的瞬时值变化，从而抑制PFC电路输出电压的低频纹波，减小PFC电路输出端储能电容的容量。

3.根据权利要求1所述的一种无电解电容LED驱动电源的数字控制方法，其特征在于，所述k_d的选取由PFC电路输出电压和负载功率而定，当负载功率增加时，占空比系数k_d越大，PFC电路输出端储能电容电压减小；当负载功率减小时，占空比系数k_d越小，PFC电路输出端储能电容电压增加。

4.根据权利要求1所述的一种无电解电容LED驱动电源的数字控制方法，其特征在于，所述D_min的选取由LED负载电压、PFC电路输出电压的最大值和最小值以及LED负载电流的峰均比确定。