一种基于Buck-Boost电路和Flyback电路的单极准谐振LED驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于Buck-Boost电路和Flyback电路的单极准谐振LED驱动装 置，属于LED驱动领域。
【背景技术】
[0002] LED因工作寿命长、环保无污染、发光光色纯净和工作效率高等优点，被广泛应用 于街道照明、室内照明和LCD背光光源等多个领域。随着L邸封装技术的不断成熟，LED已 经呈现出取代传统巧光灯的趋势。遵循L邸恒流驱动的特性，高效稳定的L邸驱动电路，已 受到研究人员的广泛关注。
[0003] 现有的LED驱动电路可分为单极驱动电路和两极驱动电路，两极驱动电路的前极 为PFC功率因数校正模块，后极为DC-DC变换器，因前后两极使用各自的功率管，故两极驱 动电路的体积较大，系统可靠性低，成本高。现有的单极驱动电路解决了两极驱动电路体积 较大，系统可靠性低，成本高的问题，但仍有不足：例如基于Buck-Boost电路和Flyback电 路的单极L邸驱动器，其开关管工作在硬开关状态，不利于系统效率的提高，损耗过大。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决现有的基于Buck-Boost电路和Flyback电路的单极LED 驱动器因开关管工作在硬开关状态而造成的系统效率低和损耗大的问题，提出了一种基于 Buck-Boost电路和Flyback电路的单极准谐振LED驱动装置。 阳0化]本发明所述的一种基于Buck-Boost电路和Flyback电路的单极准谐振LED驱动 装置，它包括交流电源AC、第一电感Li、第二电感Lz、第一二极管化、第二二极管化、第S二 极管〇3、第四二极管〇4、第五二极管咕、第六二极管成、第屯二极管D,、第一电容Cl、第一电 解电容C2、第二电解电容〔3、第^电解电容C4、第一电阻Ri、第二电阻R2、金氧半场效晶体管 Qi、放大器AMP、负载反馈单元1、驱动控制单元2和变压器M;
[0006] 交流电源AC的一端与第一电感Li的一端连接，第一电感L1的另一端同时与第一 电容Cl的一端、第一二极管D1的正极和第=二极管D3的正极连接，第一二极管D1的负极与 第二二极管〇2的正极连接，第一二极管D1与第二二极管D2的公共端同时与第五二极管D5 的正极和第二电解电容Cs的正极连接，第二二极管D2的负极与第四二极管D4的负极连接， 第二二极管〇2与第四二极管D4的公共端同时与第一电容C1的另一端和交流电源AC的另 一端连接，第五二极管咕的负极同时与第六二极管De的负极和第二电感L2的一端连接，第 二电感Lz的另一端同时与第一电解电容C2的正极、金氧半场效晶体管Q1的漏极D和金氧 半场效晶体管Qi的寄生电容C5的一端连接，第六二极管De的正极和第一电解电容C2的负 极均与变压器M的原边电感Lp的异名端连接，变压器M的副边电感LS的异名端与第屯二极 管D,的正极连接，第屯二极管D7的负极与第S电解电容C4的正极连接，第屯二极管D7与第 S电解电容C4的公共端作为LED的正极的接入端，变压器M的副边电感LS的同名端、第S 电解电容Ca的负极和第二电阻Rz的一端均与数字地连接，第二电阻Rz的另一端与放大器AMP的同相输入端连接，第二电阻Rz与放大器AMP的公共端作为LED的负极的接入端，放大 器AMP的异相输入端接入基准电压Vw,放大器AMP的输出端与负载反馈单元1的输入端连 接，负载反馈单元1的输出端与驱动控制单元2的输入端连接，驱动控制单元2输出端与金 氧半场效晶体管Qi的栅极G连接，第一电阻R1的一端同时与金氧半场效晶体管Q1的源极S 和金氧半场效晶体管Qi的寄生电容Ce的另一端连接，第S二极管D3的负极、第四二极管D4 的正极、第二电解电容Cs的负极、第一电阻Ri的另一端和变压器M的原边电感Lp的同名端 均与模拟地连接。
[0007] 本发明所述的一种基于Buck-Boost电路和Flyback电路的单极准谐振LED驱动 装置，通过变压器M的原边漏感与金氧半场效晶体管的寄生电容形成谐振回路，实现了准 谐振的开关模式，减少了金氧半场效晶体管的开关损耗，在额定负载、额定输入电压220V 的条件下，平均系统效率为87. 72%，最高系统效率可达到90. 91%，解决了现有的基于 Buck-Boost电路和Flyback电路的单极L邸驱动器因开关管工作在硬开关状态而造成的系 统效率低和损耗大的问题。
【附图说明】
[0008] 图1是实施方式一所述的基于Buck-Boost电路和Flyback电路的单极准谐振LED 驱动装置的电路原理图；
[0009] 图2是实施方式一中Buck-Boost电路的电流断续波形图；
[0010] 图3是实施方式一中Flyback电路的主要工作波形图；
[0011] 图4是实施方式五中负载反馈单元的电路原理图；
[0012] 图5是实施方式六中NCP1207忍片的控制功能模块图；
[0013] 图6是实施方式六中NCP1207忍片的控制信号波形图；
[0014] 图7是实施方式屯中功率因数校正单元的输入电压电流波形图；
[0015] 图8是实施方式八中金氧半场效晶体管准谐振开关的波形图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0016] 一：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述的一种 基于Buck-Boost电路和Flyback电路的单极准谐振L邸驱动装置，它包括交流电源AC、第 一电感Li、第二电感L2、第一二极管〇1、第二二极管〇2、第^二极管〇3、第四二极管〇4、第五二 极管馬、第六二极管成、第屯二极管〇7、第一电容Cl、第一电解电容C2、第二电解电容〔3、第^ 电解电容C4、第一电阻Ri、第二电阻R2、金氧半场效晶体管Qi、放大器AMP、负载反馈单元1、 驱动控制单元2和变压器M;
[0017] 交流电源AC的一端与第一电感Li的一端连接，第一电感L1的另一端同时与第一 电容Cl的一端、第一二极管D1的正极和第=二极管D3的正极连接，第一二极管D1的负极与 第二二极管〇2的正极连接，第一二极管D1与第二二极管D2的公共端同时与第五二极管D5 的正极和第二电解电容Cs的正极连接，第二二极管D2的负极与第四二极管D4的负极连接， 第二二极管〇2与第四二极管D4的公共端同时与第一电容C1的另一端和交流电源AC的另 一端连接，第五二极管咕的负极同时与第六二极管De的负极和第二电感L2的一端连接，第 二电感Lz的另一端同时与第一电解电容C2的正极、金氧半场效晶体管QI的漏极D和金氧 半场效晶体管Qi的寄生电容Cg的一端连接，第六二极管De的正极和第一电解电容C2的负 极均与变压器M的原边电感Lp的异名端连接，变压器M的副边电感LS的异名端与第屯二极 管D,的正极连接，第屯二极管D7的负极与第S电解电容C4的正极连接，第屯二极管D7与第 S电解电容C4的公共端作为LED的正极的接入端，变压器M的副边电感LS的同名端、第S 电解电容Ca的负极和第二电阻R2的一端均与数字地连接，第二电阻R2的另一端与放大器 AMP的同相输入端连接，第二电阻Rz与放大器AMP的公共端作为LED的负极的接入端，放大 器AMP的异相输入端接入基准电压Vw,放大器AMP的输出端与负载反馈单元1的输入端连 接，负载反馈单元1的输出端与驱动控制单元2的输入端连接，驱动控制单元2输出端与金 氧半场效晶体管Qi的栅极G连接，第一电阻R1的一端同时与金氧半场效晶体管Q1的源极S 和金氧半场效晶体管Qi的寄生电容Ce的另一端连接，第S二极管D3的负极、第四二极管D4 的正极、第二电解电容Cs的负极、第一电阻Ri的另一端和变压器M的原边电感Lp的同名端 均与模拟地连接。
[0018] 第五二极管〇5、第六二极管的、第二电感L2、第一电解电容C2、金氧半场效晶体管 Qi和第一电阻Ri构成了Buck-Boost电路的功率因数校正单元，所述的功率因数校正单元 工作于DCM模式，Buck-Boost电路的电流波形如图2所示。在金氧半场效晶体管Qi导通 的Tl时段，输入电流经过第五二极管Dg，流经第二电感Lz,第二电感Lz的电流线性增加，同 时给第一电解电容C,充电。通过第一电阻R1将第二电感L2的峰值电流转换为对应的电压 值，该电压值作为峰值电流控制的参量之一；在金氧半场效晶体管Qi关断的T2时段，电路 中的电流减少，剩余的变压器原边漏感Li。。,通过第六二极管De和第二电感L2回馈到第一电 解电容Cz中，进行能量续流，减少了Buck-Boost电路的工作阶段的损耗。同时第五二极管 Ds能够防止金氧半场效晶体管Q1断开时，Flyback电路中变压器M的副边电感LS在原边电 感Lp处产生的反射电压VW对输入端的影响。该反射电压VW能够使输入电压巧位，造成输 入电流为0,不利于输入电流跟踪输入电压，使得电路驱动系统功率因数无法进一步提高。 经过一段时间，第二电感Lz的电流减少到零；在第S个T3时段，是Buck-Boost电路的断续 阶段，根据公式（1)可知，在DCM的工作模式下，输入电流跟踪输入电压，不存在相位差。因 此，当Buck-Boost电路工作于DCM模式下时，能够起到较好的功率因数校正的功能；
[0020]Im_avga)是平均输入电流； 阳OWD是占空比；
[0022] Vm是输入整流后的电压； 阳02引 Lz是第二电感；
[0024] t是工作频率； 阳0巧]W是工频50Hz巧JT。
[0026] 第一电解电容C2、金氧半场效晶体管Qi、变压器M、第屯二极管D,和第S电解电容 C4构成了Flyback电路，其工作模态主要有W下几个阶段：a)金氧半场效晶体管Q1导通 阶段，第一电解电容Cz作为Flyback电路的输入电源，给变压器M的原边电感LP充电，原 边电感Lp的电流线性增加，接入的LED由第S电解电容C4提供能量；b)金氧半场效晶体 管Qi断开后，变压器M的原边能量传递给副边，此时，副