一种两级式led驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力电子技术领域，设及一种LED驱动系统，特别是一种两级式LED驱 动系统。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的发展，环境保护与节能减排日益得到我国政府的重视，淘汰低效 率照明产品白巧灯的呼声也越来越高。因此，寻找新型的照明光源是近年来学者不懈努力 的方向。
[000引半导体照明是W发光二极管（Li曲ting血ittingDiode,LED)作为光源的照明方 式。作为新型的照明光源，它具有W下优势；（1)使用寿命长，平均使用寿命可达5~10万 小时，是普通照明灯的3~5倍。（2)在同等照明亮度的前提下，能耗低，更高效。（3)相对 于普通照明灯，工作简单可靠，体积小，适用于各种照明场合。正因其相对于传统白巧灯的 巨大优势，L邸近年来得到迅速的发展与广泛应用。
[0004] 为了确保L邸照明系统高效、可靠工作，需要L邸驱动系统为L邸灯提供恒流驱动 源。目前市场流通的驱动系统一般采用两级式驱动电路。前级采用单相输入，经PFC整流电 路，获得较高的输入功率因数；后级经DC-DC变换器为L邸灯提供恒流源。该驱动电路瞬时 输入功率是脉动的，而瞬时输出功率恒定，因此中间环节需要储能电容来平衡瞬时输入输 出功率。考虑到电解电容有稳定性差、使用寿命短等缺点，为了提高驱动系统的使用寿命， 通过减少储能电容进而使用薄膜电容等非电解电容来代替是近年来学术界研究的热点。目 前学术界减少储能电容有两种解决方案；（1)在保证输入功率因数的前提下，向输入电流 注入=次谐波W减少瞬时输入功率的脉动，从而减少储能电容。（2)增加储能电容上电压的 波动来减小储能。但是该些方案中驱动电路拓扑结构有两个缺点；（1)虽然可W通过减少 储能电容来实现无电解电容驱动，但是会影响输入功率因数，且储能电容减小的幅值有限。 (2)采用单相交流电源供电，只有一路独立的输出，输出功率有限，不适用于多路输出等大 面积照明场合。
[0005] 矩阵变换器是近年来电力电子领域研究的热点，是国内外学者广泛关注的新型通 用变换器。该变换器可W采用=相交流电源作为输入电源，实现单位输入功率因数，且无电 解电容，非常适应于L邸驱动系统。申请号为201510024138.X的专利提出了一种大面积区 域内L邸照明的集中供电系统及其驱动方法，该驱动系统擬弃电解电容，将=相交流电源 作为输入电源，整流侧接多组并联的双管正激电路，克服了当前L邸驱动系统使用寿命受 限于电解电容，且功率有限的缺点。但是该驱动系统存在两处不足；（1)AC-DC矩阵变换器 整流输出侧接双管正激电路，但是双管正激电路存在磁复位的问题，为了防止磁饱和，占空 比必须小于0.5,该就降低了对整流侧母线电压的利用率。（2)双管正激电路存在能量回馈 的问题，矩阵变换器需采用双向开关，换流复杂，该一方面增加了开关管的数量，另一方面 增加了电路控制的复杂性与电路成本。
[0006] 在可应用于多路L邸支路输出的DC-DC变换器中，反激电路工作简单可靠，不需要 能量回馈。而稀疏矩阵整流电路采用单向开关整流，电流只能单向流通，特别适合于不存在 能量回馈的LED驱动系统。本发明提出一种两级式LED驱动系统，该驱动系统将稀疏矩阵 整流电路与单管反激电路特点紧密结合，简化了电路拓扑结构，具有良好的应用前景。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是针对当前LED驱动系统的不足，提出一种两级式 L邸驱动系统，该驱动系统采用=相交流电源输入，经稀疏矩阵整流电路整流，擬弃电解电 容，其整流母线侧接多组并联的单管反激电路，实现多组独立的输出。前级矩阵整流器采用 基于输入电流的空间矢量调制，后级单管反激电路在控制上与前级紧密配合，可W工作在 倍频模式或者同频模式。
[000引本发明为解决上述技术问题采用W下技术方案：
[0009] 一种两级式L邸驱动系统，包含LC滤波器、稀疏矩阵整流电路和至少一组单管反 激电路；
[0010] 所述稀疏矩阵整流电路的输入端通过LC滤波器接外界S相交流电；
[0011] 所述单管反激电路一端接稀疏矩阵整流电路的输出端，另一端接外界LED。
[0012] 作为本发明一种两级式L邸驱动系统进一步的优化方案，所述LC滤波器包含第一 至第=电感、第一至第=电容；
[0013] 所述第一电感一端和外界=相交流电的第一相相连，另一端分别和稀疏矩阵整流 电路、第一电容的一端相连；
[0014] 所述第二电感一端和外界=相交流电的第二相相连，另一端分别和稀疏矩阵整流 电路、第二电容的一端相连；
[0015] 所述第=电感一端和外界=相交流电的第=相相连，另一端分别和稀疏矩阵整流 电路、第S电容的一端相连；
[0016] 所述第一至第S电容的另一端相互连接。
[0017] 作为本发明一种两级式L邸驱动系统进一步的优化方案，所述稀疏矩阵整流电路 包含第一至第六IGBT、第一至第六二极管；
[001引所述第一至第六IGBT的发射极分别和第一至第六二极管的正极对应相连、基极 均接外界控制信号；
[0019] 所述第一IGBT的集电极分别和第四二极管的负极、第一电感的另一端、第一电容 的一端相连；
[0020] 所述第二IGBT的集电极分别和第五二极管的负极、第二电感的另一端、第二电容 的一端相连；
[0021] 所述第SIGBT的集电极分别和第六二极管的负极、第S电感的另一端、第S电容 的一端相连；
[0022] 所述第四至第六IGBT的集电极相互连接；
[0023] 所述第一至第=二极管的阴极相互连接。
[0024] 作为本发明一种两级式L邸驱动系统进一步的优化方案，所述单管反激电路均包 含变压器、第四电容、第走二极管和第走IGBT;
[0025] 所述变压器输入侧的一端和第一至第S二极管的阴极相连，另一端和第走IGBT 的集电极相连；
[0026] 所述第走IGBT的基极接外界控制信号、发射集与所述第四至第六IGBT的集电极 相连；
[0027] 所述变压器输出侧的一端与第走二极管的阳极相连，另一端与所述第四电容的一 端相连；
[002引所述第四电容的另一端和第走二极管的阴极相连；
[0029] 所述第四电容的两端分别和外界LED的两极相连。
[0030] 作为本发明一种两级式LED驱动系统进一步的优化方案，所述单管反激电路采用 倍频工作模式，即在任意一个调制周期内，单管反激电路工作两段时间，其开关频率为稀疏 矩阵整流电路的两倍。
[0031] 作为本发明一种两级式LED驱动系统进一步的优化方案，所述单管反激电路采用 同频工作模式，即在任意一个调制周期内，单管反激电路工作一段时间，其开关频率与稀疏 矩阵整流电路相同。
[0032] 本发明采用W上技术方案与现有技术相比，具有W下技术效果：
[0033] 1.充分利用LED负载不存在能量回馈的特点，采用由单向开关组成的稀疏矩阵整 流电路整流，降低了硬件电路的成本；
[0034] 2.采用无电解电容的稀疏矩阵整流电路整流，换流简单可靠，实现了正弦的电流 输入，瞬时输入输出功率平衡，克服了当前LED驱动系统中间环节需要储能电容的缺点；
[0035] 3.稀疏矩阵整流电路的输出侧所接的单管反激电路，工作时可W升压或降压，对 LED支路电压控制更为灵活；