[发明专利]一种无桥高增益单级LED驱动电路与限压限流混合控制方法

权利要求书

1.一种无桥高增益单级LED驱动电路与限压限流混合控制方法，其特征在于，包括AC-DC无桥二次型Boost PFC电路单元和DC-DC半桥LLC电路单元；所述AC-DC无桥二次型BoostPFC电路单元将市电交流电源变换为直流为后续电路供电，所述AC-DC无桥二次型BoostPFC电路单元和DC-DC半桥LLC电路单元共用一个开关管而内在集成为单级电路；所述单级电路的输出为负载LED供电；

所述AC-DC无桥二次型Boost PFC电路单元包括：输入交流电源vin、第一功率MOS开关管S1、第二功率MOS开关管S2、第三功率MOS开关管S3、第一电感Lb1、第二电感Lb2、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第三功率二极管D3、第四功率二极管D4、第五功率二极管D5、以及第一直流母线电容C1、第二直流母线电容Cbus1和第三直流母线电容Cbus2；

所述DC-DC半桥LLC电路单元包括：第二功率MOS开关管S2、第三功率MOS开关管S3、第二直流母线电容Cbus1和第三直流母线电容Cbus2、谐振电感Lr、谐振电容Cr、第一输出二极管Ds1、第二输出二极管Ds2、输出电容Co、高频变压器T，其中高频变压器包括励磁电感Lm、原边绕组Np、第一副边绕组Ns1、第二副边绕组Ns2和LED灯负载；

所述市电交流电源vin一端连接第一电感Lb1一端，所述市电交流电源vin的另一端连接第三功率二极管D3阳极和第一功率MOS开关管S1漏极；所述第一电感Lb1的另一端分别连接第一功率二极管D1阳极、第二功率二极管D2阴极和第四功率二极管D4阳极；所述第二电感Lb2一端分别连接第一功率二极管D1阴极、第三功率二极管D3阴极和第一直流母线电容C1正端；所述第二电感Lb2的另一端连接第五功率二极管D5阳极；所述第二直流母线电容Cbus1的正端连接第二功率MOS开关管S2漏极；所述第三直流母线电容Cbus2的正端连接第二直流母线电容Cbus1的负端；所述的谐振电感Lr的一端分别连接第四功率二极管D4的阴极、第五功率二极管D5阴极、第二功率MOS开关管S2源极和第三功率MOS开关管S3漏极；所述的谐振电感Lr的另一端连接高频变压器T原边绕组Np的同名端；所述谐振电容Cr的一端连接高频变压器T原边绕组Np的异名端；所述谐振电容Cr的另一端分别连接第一直流母线电容的C1和第三直流母线电容Cbus2负端、第一功率MOS开关管S1源极和第三功率MOS开关管S3源极、第二功率二极管D2的阳极；所述高频变压器T的第一副边绕组Ns1的同名端连接第一输出二极管Ds1的阳极；所述第一输出二极管Ds1的阴极分别连接第二输出二极管Ds2的阴极、输出电容Co的正端和LED灯负载的正端；所述高频变压器T的第一副边绕组Ns1的异名端分别连接高频变压器T的第二副边绕组Ns2的同名端、LED灯负载的负端和输出电容Co的负端；所述高频变压器T的第二副边绕组Ns2的异名端连接第二输出二极管Ds2的阳极。

2.根据权利要求1所述的一种无桥高增益单级LED驱动电路与限压限流混合控制方法，其特征在于，所述第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第三功率二极管D3、第四功率二极管D4、第五功率二极管D5、第一输出二极管Ds1、第二输出二极管Ds2均为快恢复功率二极管。

3.根据权利要求2所述的一种无桥高增益单级LED驱动电路与限压限流混合控制方法，其特征在于，所述第一功率MOS开关管S1、第二功率MOS开关管S2和第三功率MOS开关管S3采用硅基功率MOS管或者宽禁带半导体功率MOS开关管。

4.根据权利要求3所述的一种无桥高增益单级LED驱动电路与限压限流混合控制方法，其特征在于，所述谐振电容Cr为高频电容；所述第一直流母线电容C1、第二直流母线电容Cbus1和第三直流母线电容Cbus2和输出电容Co均为电解电容。

5.根据权利要求1所述的一种无桥高增益单级LED驱动电路与限压限流混合控制方法，其特征在于，采用PFM-PWM混合控制，采输出电流Io以及采母线电压Vbus和开关管S3电流两路信号生成PWM波形，具体为：

采集单级LED驱动电路的输出电流信号Io，经电流采样模块转换为信号C，将参量C与参考电流Iref一同送入PI补偿模块获得A信号，采集单级LED驱动电路母线电压信号Vbus和开关管S3的电流，经母线电压开关电流采样模块转换为信号B；将信号A及信号B一起送入PWM-PFM混合控制模块，得到两路PWM驱动信号，用于驱动第一功率MOS开关管S1、第二功率MOS开关管S2、第三功率MOS开关管S3，第一功率MOS开关管S1和第三功率MOS开关管S3共用一路PWM信号，第二功率MOS开关管S2用另一路PWM信号，与第一功率MOS开关管S1和第三功率MOS开关管S3互补导通；通过控制第一功率MOS开关管S1和第三功率MOS开关管S3的占空比限制母线电压变动范围和开关管峰值电流。