1
照明用大功率无桥 LED 驱动电路研究
(修改稿)
大功率高亮度发光二极管(即 LED)具有发光效率高、体积小、重量轻、使用安全的
特点,尤其可贵的是它的使用寿命极长
[1]
,是一种非常理想的照明光源。由它来取代白炽灯、
荧光灯等传统照明光源将会为我们国家节省大量电力,有效减少温室气体排放和由于更新照
明设施而产生的大量垃圾。但是,由于 LED
特性的非线性和温度的敏感性
[2]
它必须用恒
流源为其供电,同时为了达到节电和减少对电
网供电质量的影响,还必须要求它的驱动电路
具有很高的性能,既很高的效率、很高的功率
因数、向电网很小的谐波电流注入以及较低的
成本和较小的体积重量。满足这些要求且直接
利用工频电网供电的大功率 LED 驱动电路已
有讨论
[3]
但还很少,且都还有进一步完善和提
高之处。本文提出一种照明用大功率无桥 LED
驱动电路
[4]
,可以很好地满足以上要求。
2、电路工作过程
该 LED 驱动主电路如图一所示,电路中与场效应管并联的二极管是该场效应管的寄生
二极管。该电路的主要特点是:一、省去了整流桥,减少了工作电流通过功率器件的数目,
可有效提高电路的工作效率;二、由两
个场效应管构成的电子开关 Q
1
、Q
2
同时
通断,由于他们的源极共地,因而可简
化其控制电路;三、场效应管控制电压
的脉冲宽度和幅度均跟随工频电源电压
u
i
的幅度变化而按正弦规律变化,如图
二所示;四、用脉冲变压器 B 替代储能
电感的作用并接在交流回路中;五、变
压器 B 的初级线圈 L
1
、L
2
工作在电流准
连续状态也就是在电感电流下降到零的时刻开始一个新的周期,这样可以保证电路的工作电
流随电子开关的导通时间按线性变化。脉冲变压器 B 的次级线圈 L
3
连接控制电路,使电子
开关 Q
1
、Q
2
按预定的规律进行通断变化。这个电路可同时完成电压变换和功率因数校正(PFC)
功能,在电源输入端接一简单的 LC 滤波器可进一步减小高频谐波电流向电网的注入。
为分析电路工作原理方便,假设电路中脉冲变压器 B 的初级线圈 L
1
、L
2
的电感量
B
LLL
21
,电子开关场效应管缓冲电容 C
1
、C
2
的容量
021
CCC
,其余元件除作为
负载的 LED 外均视为理想元件,且电路工作状态已经稳定。
电路的工作情况如图三所示。设电源电压为
tUu
imi
sin
,负载电压为 U
0
且 U
0
>
2
1
U
im
时,在 u
i
的正半周,
电路的工作过程可分为以下
几个阶段,波形如图四所示。
(1)t
0
~t
1
期间, Q
1
、
Q
2
的控制信号变为高电平,