一種副邊諧振式單級結(jié)構(gòu)單開關(guān)多路恒流輸出pfc變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及多路恒流輸出應(yīng)用，尤其是多串LED恒流驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]LED照明技術(shù)是一種新型、清潔和高效的現(xiàn)代照明技術(shù)，具有節(jié)能、環(huán)保以及使用壽命長等顯著優(yōu)點(diǎn)。雖然LED高效節(jié)能照明技術(shù)有如此多的優(yōu)勢，但由于LED發(fā)光的非線性和對溫度的敏感性，需采用恒流驅(qū)動。因此使用LED照明時，必須使用恒流驅(qū)動器為LED提供恒流電源。同時，為了使LED驅(qū)動電路對電網(wǎng)的諧波污染達(dá)到規(guī)定要求，通常需要采用功率因數(shù)校正技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，驅(qū)動電路可以采用兩種結(jié)構(gòu):一種是兩級結(jié)構(gòu)，先使用一級PFC電路將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槟妇€直流電，第二級再使用合適的隔離型拓?fù)?，將母線直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樗枰腖ED驅(qū)動電流；第二種是單級結(jié)構(gòu)，直接用一級電路，同時實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正和提供所需的LED驅(qū)動電流的要求。
[0003]目前，在照明應(yīng)用場合，如路燈、大型背光等，單顆或若干顆LED燈的功率等級是完全不夠的，必須使用串并聯(lián)多顆LED才能達(dá)到所需的功率等級。但在串并聯(lián)結(jié)構(gòu)中，由于各LED串伏安特性不一致，將導(dǎo)致正向電壓較低的LED串流過較大電流，長時間易燒毀正向電壓較低的LED串。為了實(shí)現(xiàn)每串LED的發(fā)光強(qiáng)度以及熱效應(yīng)一致，就必須解決LED串之間的電流均衡問題。
[0004]現(xiàn)有的LED均流技術(shù)基本上可以分為兩大類，即有源均流技術(shù)和無源均流技術(shù)。有源均流技術(shù)是通過有源器件和相應(yīng)的控制電路組成一個電流調(diào)節(jié)器，再和相應(yīng)的LED串串聯(lián)在一起，獨(dú)立調(diào)節(jié)每路LED的電流。但有源均流技術(shù)存在電路7Π器件多、控制電路復(fù)雜和成本高等缺點(diǎn)。而傳統(tǒng)的無源均流技術(shù)主要有均流變壓器式、電容充放電平衡式以及LCT-T諧振網(wǎng)絡(luò)式三類。其中，均流變壓器式的均流方案所需的均流變壓器感量大，體積大，均流精度差且N路輸出需要N-1個均流變壓器，電路復(fù)雜。而電容充放電平衡式方案雖然電路簡單，但現(xiàn)有方案需要前級提供恒流源。LCT-T諧振網(wǎng)絡(luò)式方案若需N路恒流輸出則需要N個LCT-T諧振網(wǎng)絡(luò)，因此電路元件多，體積大。同時，這三種無源均流方式均需外加一級功率因數(shù)校正電路來減少對電網(wǎng)的諧波污染。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型提供的電路拓?fù)?，克服了現(xiàn)有無源及有源均流技術(shù)的以上缺點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種副邊諧振式單級結(jié)構(gòu)單開關(guān)多路恒流輸出PFC變換器，由輸入整流電路(DB)、輸入濾波電路(F)、變壓器(T)、開關(guān)管(S)、與副邊諧振及輸出網(wǎng)絡(luò)(SR/0)組成的主電路和采樣控制電路構(gòu)成，其特征在于，主電路用一個有源開關(guān)、一個磁性器件和2N-1個諧振電容同時實(shí)現(xiàn)2N路恒流輸出和功率因數(shù)校正功能；以雙路(即N = 2)輸出為例，其拓?fù)湫问綖?整流濾波后，變壓器的原邊與開關(guān)管S串聯(lián)后接地；副邊接諧振電容Cr后再接兩條輸出支路，通過兩個二極管DI和D2的單向?qū)щ娦詠砜刂苾蓷l輸出支路的電流方向互為相反，使得副邊電流雙向流動，從而實(shí)現(xiàn)副邊諧振電容的充放電平衡；控制器(Con)采樣任一支路的輸出電流進(jìn)行恒流控制，利用副邊諧振電容Cr充放電平衡原理實(shí)現(xiàn)各輸出支路的恒流控制。
[0008]這樣，利用變壓器副邊漏感與副邊諧振電容進(jìn)行諧振，利用變壓器副邊兩條輸出支路的兩個二極管的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)副邊電流的雙向流動，從而為副邊諧振電容充放電提供通路。穩(wěn)態(tài)時，在一個開關(guān)周期內(nèi)，副邊諧振電容充放電平衡。由于各支路輸出電容的隔直流通交流特性，使得流過各輸出支路負(fù)載的電流為直流。又因?yàn)榉€(wěn)態(tài)時副邊諧振電容充放電平衡，通過兩條輸出支路的電荷量相等，使得在每個開關(guān)周期內(nèi)流過兩輸出支路負(fù)載的平均電流相等，因此實(shí)現(xiàn)了各輸出支路負(fù)載流過相等的直流量。該方案變壓器原副邊電感電流工作在斷續(xù)導(dǎo)電模式或者臨界連續(xù)導(dǎo)電模式，利用較低的環(huán)路帶寬，變換器實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)校正功能。該方案通過控制某一輸出支路的輸出電流恒定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多路恒流輸出控制。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010]一、與現(xiàn)有的無源均流技術(shù)相比，本實(shí)用新型為單級結(jié)構(gòu)，具有電路結(jié)構(gòu)簡單，所用元器件少，體積小，成本低、電路控制簡單等優(yōu)點(diǎn)；
[0011]二、與現(xiàn)有的無源均流技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過副邊諧振電容的充放電平衡，實(shí)現(xiàn)了各輸出支路的高精度均流，且只需控制任一支路輸出電流恒流，即可實(shí)現(xiàn)各輸出支路的恒流控制；
[0012]三、與現(xiàn)有的有源及無源均流技術(shù)相比，本實(shí)用新型僅需使用一個磁性元件和一個有源開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)單級結(jié)構(gòu)多路恒流輸出，并同時具有功率因數(shù)校正功能和較高的效率。
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0014]圖1為傳統(tǒng)的反激變換器結(jié)合均流變壓器實(shí)現(xiàn)各輸出支路均流的電路拓?fù)鋱D。
[0015]圖2為本實(shí)用新型諧振式單級結(jié)構(gòu)單開關(guān)多路恒流輸出功率因數(shù)校正變換器的基本結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型以雙路輸出為實(shí)施例的電路拓?fù)鋱D。
[0017]圖4 (a)、4 (b)、4 (c)、4 (d)為本實(shí)用新型以雙路輸出為實(shí)施例，電感電流工作在斷續(xù)導(dǎo)電模式時的工作模態(tài)電路圖。
[0018]圖5為本實(shí)用新型以雙路輸出為實(shí)施例，電感電流工作在斷續(xù)導(dǎo)電模式的主要時域仿真波形圖(開環(huán))。
[0019]圖6為諧振式單級結(jié)構(gòu)單開關(guān)雙路恒流輸出PFC變換器拓?fù)浼翱刂齐娐穼?shí)施例，控制器實(shí)現(xiàn)電感電流斷續(xù)導(dǎo)電模式控制。
[0020]圖7為圖6實(shí)施例的仿真結(jié)果。
[0021]圖8為諧振式單級結(jié)構(gòu)單開關(guān)雙路恒流輸出PFC變換器拓?fù)浼翱刂齐娐穼?shí)施例，控制器實(shí)現(xiàn)電感電流臨界連續(xù)導(dǎo)電模式控制。
[0022]圖9為圖8實(shí)施例的仿真結(jié)果。
[0023]圖10為本實(shí)用新型拓展的諧振式單級結(jié)構(gòu)單開關(guān)四路恒流輸出電路拓?fù)浼捌渑R界連續(xù)導(dǎo)電模式控制電路圖。
[0024]圖11為圖10實(shí)施例的仿真結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過具體的實(shí)例并結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0026]如圖4和圖5所示，當(dāng)電感電流工作在斷續(xù)導(dǎo)電模式時電路有四個模態(tài)。