[发明专利]LED驱动电源及其数字控制方法

说明书

LED驱动电源及其数字控制方法，涉及LED驱动电源领域。本发明是为了解决传统的LED驱动电源采用整流桥将交流电变为脉动的直流电，但这会导致功率因数的降低的问题，以及LED驱动电源功率因数级PI控制阶跃响应慢，超调量大的问题。LED驱动电源当开关频率较高时，功率因数级电路效率低，以及电路中MOSFET管开关损耗大、电磁干扰大、输入电流纹波幅值大、EMI滤波器的设计难度大的问题。本发明所述电源的功率因数级在传统的功率因数级的基础上增加了无源无损吸电路。本发明所述的LED驱动电源及的数字控制方法均分别对功率因数级和DC‑DC级和同步整流级的相关电压电流进行采样，并送入DSP进行处理，产生的六路PWM信号分别控制功率因数级和DC‑DC级和同步整流级的MOSFET管，且在功率因数级中对电压环和电流环采用比例积分模型预测控制算法。

技术领域

本发明涉及无整流桥技术、功率因数校正技术以及DC-DC变换技术和同步整流技术，属于LED驱动电源领域。

背景技术

LED驱动电源包括EMI滤波器、功率因数级、DC-DC级、同步整流级、采样电路以及控制器等。数字信号处理器DSP具有处理速度快、精确、可靠性高等特点，已经逐步取代了传统的模拟控制。将以DSP为主的数字控制技术应用于电源，可以简化电路结构，并获得高功率密度和高可靠性，例如，在DSP内嵌入由软件实现的比例积分调节（PI）器，以此控制电源的功率因数级。但是，这种电源也存在一些问题，例如：

LED驱动电源中由于采用整流桥将交流电变为脉动的直流电，但这会导致功率因数降低；

LED驱动电源中功率因数级PI控制阶跃响应慢，超调量大；

LED驱动电源中电感电流采样方法中是采用固定采样点的缺点，在开关器件的开关时会出现高频振荡，振荡会持续在很长的周期内，这些噪声将会影响采样系统的正常工作；

LED驱动电源输入电流纹波幅值较大,EMI滤波器的设计难度较大且单个功率开关管的电流应力较大电源效率较低；

当功率因数级中的MOSFET管开关频率较高时，功率开关MOSFET管上的功率损耗大，电压电流变化率高，使开关器件的电压应力和电流应力增大，功率因数级效率降低，并且降低了开关MOSFET管的使用寿命。

发明内容

本发明是为了解决传统的LED驱动电源采用整流桥导致功率因数降低以及功率因数级PI控制阶跃响应慢，超调量大。电感电流采样方法中是采用固定采样点而开关器件的开关时会出现高频振荡，这些噪声将会影响采样系统的正常工作，现提供一种LED驱动电源及其数字控制方法。

本发明所述的一种功率因数级，包括第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电容C3以及第一碳化硅MOSFET管Q1和第二碳化硅MOSFET管Q2；所述第一电感L1的一端与第二二极管D2的阴极连接作为EMI滤波器输入功率因数级的第一输入端、第一电感L1的另一端连接第一碳化硅MOSFET管Q1的漏极且与第三二极管D3的阳极连接；第三二极管D3的阴极连接第一电容C3的一端，第一电容C3的另一端连接第一碳化硅MOSFET管Q1和第二碳化硅MOSFET管Q2的源极；交流电通过EMI滤波器的第二输入端与第一二极管D1的阴极与第二电感L2的公共端端相连接、第二电感L2另一端连接第二碳化硅MOSFET管Q2的漏极且与第四二极管D4的阳极连接；第四二极管D4的阴极连接第一电容C3的一端 ，第三二极管D3与第四二极管D4和第一电容C3的公共端作为所述功率因数校正级的正输出端，第一电容C3与第一碳化硅MOSFET管Q1和第二碳化硅MOSFET管Q2以及第一二极管D1、第二二极管D2的公共端同时作为所述功率因数级的负输出端。