高效高功率因数LED开关电源的研究

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LED是一种绿色光源,具有节能、高效、环保、体积小、寿命长、易于维护等优点,而 LED驱动电源作为 LED产业发展的重要组成部分,其效率的提高对 LED的推广具有重要意义。开关电源作为一种最常用的LED驱动电源,具有效率较高、体积小、重量轻等优点,能够满足LED的驱动要求,但在功率因数、效率、输出电流稳定性上仍有提升空间。  在传统开关电源的输入电路部分,加入功率因数校正电路,可以提高功率因数,减少电流谐波含量。本文在研究了有源功率因数校正原理的基础上,对有源功率因数校正的电路拓扑结构和控制方法进行了分析比较。选用Boost电路结构,结合无源无损软开关技术,作为有源功率因数校正的主电路;利用平均电流控制方式,采用UCC28019控制芯片,设计具体控制电路。通过saber仿真验证得到理想的功率因数。  开关电源中高频变换电路的损耗主要是功率开关管的开关损耗。通过对几种全桥电路结构的比较,确定滞后桥臂串联二极管的电路结构作为高频变换的主电路。分析全桥结构几种控制方式,结合移相控制与PWM控制方法,利用变压器漏感、开关管结电容,实现超前桥臂零电压开关(ZVS)和滞后桥臂零电流开关(ZCS),减少开关损耗,提高变换器效率。  输出整流二极管的导通损耗是开关电源中输出整流电路损耗的主要来源。利用同步整流技术,结合倍流输出结构,不仅减少输出整流端的导通损耗,还能降低输出电流纹波,符合分布式功率耗散的要求。针对同步整流管驱动的问题,在传统自驱动的基础上,添加变压器辅助绕组,可以增加同步整流管的导通时间,拓宽自驱动同步整流的应用范围。  在对采用移相PWM控制,倍流同步整流输出的DC/DC变换器的工作过程进行深入分析的基础上,确定主电路具体参数。根据LED的驱动要求,提出电压内环,电流外环的双环控制方式,以控制芯片UCC3895为核心,设计具体的控制电路,并对具体参数进行计算。最后采用saber对电路进行仿真实验,从仿真结果可以看出,变换器实现了超前桥臂开关管的 ZVS,滞后桥臂的 ZCS,增大了同步整流管的导通时间,减少了输出电流纹波。
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