本發(fā)明屬于LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的無(wú)電解電容LED驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)：

近年來隨著新材料的開發(fā)和工藝的改進(jìn)，LED光源由于發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)、體積小、綠色無(wú)污染等特點(diǎn)被稱為第四代新型光源，并被廣泛的應(yīng)用于各種照明場(chǎng)合中，如液晶顯示器背光源、交通信號(hào)燈、廣告牌、汽車車燈和家居通用照明等。

LED和傳統(tǒng)光源相比，有許多獨(dú)特的特征和性能。LED是低電壓直流器件，其電流電壓特性是非線性的，而且電流變化不僅會(huì)影響發(fā)光亮度，還會(huì)引起色溫的改變，所以LED需要特殊的驅(qū)動(dòng)器保證其工作在直流恒流狀態(tài)下。由于白光LED日益廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，人們對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器的要求也在不斷提高。

其中，尤其是AC/DC的LED驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)槠浜?jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，較小的體積，低廉的器件成本，日益受到業(yè)界和消費(fèi)者的青睞。由于LED的發(fā)光二極管的壽命大約有100000h，而一般的AC/DC的LED驅(qū)動(dòng)電路中，通常會(huì)采用電解電容，而電解電容的壽命只有5000h左右，驅(qū)動(dòng)電路的壽命和LED發(fā)光二極管的壽命的不匹配，直接導(dǎo)致了AC/DC的LED驅(qū)動(dòng)器的成本優(yōu)勢(shì)的下降，影響LED驅(qū)動(dòng)器的推廣。

當(dāng)下市場(chǎng)上設(shè)計(jì)和生產(chǎn)LED驅(qū)動(dòng)器的廠家很多，提出了很多新穎的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在如何延長(zhǎng)AC/DC的LED驅(qū)動(dòng)電路的壽命上，各個(gè)廠家往往有各自的方案，其中主要有脈沖電流直接驅(qū)動(dòng)LED、設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂撇呗?、增加附屬電路、電感代替電容四種方案，它們的共同思路是減少電容作為儲(chǔ)能元件的作用，從而降低對(duì)電容值的需求。

脈沖電流直接驅(qū)動(dòng)LED的方法就是，直接采用脈沖方波形式的電路，對(duì)LED發(fā)光二極管進(jìn)行供電，通過調(diào)節(jié)脈沖電流的占空比，可以改變通過LED發(fā)光二極管的平均電流，從而改變LED的亮度。直接采用脈沖電流的形式，極大的減少的對(duì)電容作為功率緩沖作用的需求，所以可以采用長(zhǎng)壽命的薄膜電容來代替電解電容，從而延長(zhǎng)了AC/DC的LED驅(qū)動(dòng)器的壽命，減少了驅(qū)動(dòng)器的成本。

但是，脈沖電流驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管，會(huì)造成LED的閃爍，長(zhǎng)期在這樣的燈光下，容易造成人眼的疲勞。

設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂撇呗跃褪歉鶕?jù)輸出電流的變化，來改變輸出的功率，從而讓輸入輸出功率達(dá)到一定程度上的匹配，這樣就可以降低對(duì)電容值的需求，從而將壽命較短的電解電容用薄膜電容來代替，延長(zhǎng)LED驅(qū)動(dòng)器的壽命，降低成本，但是，這個(gè)方法一般會(huì)采用比較復(fù)雜的控制反饋策略，從而導(dǎo)致控制電路的成本上升。

增加附屬電路就是利用附屬電路來模擬電解電容的儲(chǔ)能和放能過程，從而利用附屬電路來代替電解電容來平衡輸入和輸出直接功率的不平衡，這個(gè)方法因?yàn)橐肓祟~外的控制電路，提高了電路的整體復(fù)雜度，同時(shí)雖然將電解電容去除，但是因?yàn)槠骷某杀旧仙詢?yōu)勢(shì)并不明顯。

電感代替電容就是利用電感儲(chǔ)能來代替電容儲(chǔ)能，電容有充放能的過程，電感也有充放能過程，所以可以利用電感代替電容。因?yàn)殡姼械膲勖^電容要大得多，并且電感可以回收再利用，所以這樣方案較電容的方案更加的綠色環(huán)保。但是，因?yàn)殡姼写嬖诒容^大的漏感，所以在效率上較電容要低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種基于電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的無(wú)電解電容LED驅(qū)動(dòng)器。

一種基于電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的LED驅(qū)動(dòng)器，包括：全波整流橋、基于電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的填谷電路、單管反激式變壓器、快恢復(fù)二極管、高頻濾波電容、濾波電感、控制電路；其中：

所述的全波整流橋與輸入工頻電壓和基于電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的填谷電路相連，主要對(duì)工頻交流電進(jìn)行全波整流，將工頻交流電全波整流后的波形輸入到填谷電路中；

所述的填谷電路與所述的全波整流橋和單管反激式變壓器相連，對(duì)全波整流橋整流后的波形進(jìn)行降壓和功率緩沖，并且將電壓輸出到單管反激式變壓器中；

所述的單管反激式變壓器，主要在電路中起到電氣隔離的作用；

所述的快恢復(fù)二極管，和單管反激式變壓器的副邊相連，對(duì)單管反激式變壓器的輸出進(jìn)行整流；

所述的高頻濾波電容與輸出快恢復(fù)二極管和輸出濾波電感相連，對(duì)單管反激式變壓器的輸出電流中的高頻成分進(jìn)行濾波；

所述的濾波電感與高頻濾波電容和負(fù)載相連，對(duì)輸出電流中的中高頻電流紋波進(jìn)行濾波；

所述的PWM控制電路，與輸出電壓采樣電阻和開關(guān)管相連，通過控制輸出PWM的占空變化，控制開關(guān)管的通斷時(shí)間。

所述的全波整流橋由四個(gè)二極管D₀~D₃組成，D₀~D₃兩兩首尾相連再并聯(lián)，其中這兩對(duì)串聯(lián)的二極管的正負(fù)端連接處分別接輸入工頻的兩端。

所述的填谷電路，主要由二極管D₄~D₉和C₀~C₂組成，對(duì)經(jīng)過全波橋式整流的電路進(jìn)行降壓和功率緩沖。

所述的單管反激式變壓器，由開關(guān)管M0和高頻變壓器T1組成，通過M0的通斷，以反激式的方式，將原邊的電壓傳輸?shù)礁边吶?，其中M0和PWM控制電路相連，PWM控制電路根據(jù)輸出PWM的占空比變化控制M0的通斷和通斷的時(shí)間。

所述的快恢復(fù)二極管，對(duì)高頻變壓器的輸出單向?qū)ā?/p>

所述的高頻濾波電容，對(duì)恢復(fù)二極管的輸出電流中的高頻部分進(jìn)行濾波，然后將濾波后的電流輸出到濾波電感。

所述的濾波電感，對(duì)高頻濾波電容的輸出電流中的高頻成分進(jìn)行低通濾波，延長(zhǎng)LED負(fù)載的壽命和增強(qiáng)發(fā)光穩(wěn)定性。

所述的PWM控制電路，與輸出電壓采樣電路相連，主要有一個(gè)運(yùn)算放大器AMP0及運(yùn)算放大器的外圍配置電路組成；電壓采樣電路的輸出電壓，經(jīng)過AMP0構(gòu)成的放大器放大后，增大了電壓數(shù)值和增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)能力后，將相加的結(jié)果輸出到PWM占空比控制芯片上；PWM占空比控制芯片有規(guī)律的改變輸出PWM波的占空比，控制開關(guān)管的通斷時(shí)間。

本發(fā)明的有益效果，不僅實(shí)現(xiàn)了將電解電容用薄膜電容代替，而且利用采樣輸出電壓的波形，經(jīng)控制電路處理后，對(duì)PWM占空比進(jìn)行調(diào)制，不僅簡(jiǎn)化了控制電路，而且實(shí)現(xiàn)了控制電路的穩(wěn)定。

相比市上的AC/DC的LED驅(qū)動(dòng)器，去除了電解電容，提高了電路壽命。簡(jiǎn)化電路，降低了成本，有利于大規(guī)模商業(yè)化和推廣。因?yàn)闆]有引入電解電容，AC/DC的LED驅(qū)動(dòng)器的壽命大大的增加了，同時(shí)因?yàn)闆]有采用脈沖電流驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管，避免LED發(fā)光二極管的閃爍對(duì)人眼的傷害。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)填谷電路的電解電容LED驅(qū)動(dòng)器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種詳細(xì)電路圖。

圖3為本發(fā)明樣機(jī)的輸出電壓電流波形。

具體實(shí)施方式

為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明基于電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的無(wú)電解電容LED驅(qū)動(dòng)器，包括：全波整流橋、電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)填谷電路、單管反激式變壓器、快恢復(fù)二極管、電壓采樣、濾波電感、控制電路（包括了UC3843芯片）；

其中：所述的全波整流橋與輸入工頻電壓和輸入低通濾波器相連，主要對(duì)工頻交流電進(jìn)行全波整流，將工頻交流電全波整流后的波形輸入到電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)填谷電路；

所述的電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)填谷電路與所述的全波整流橋和單管反激式變壓器相連，對(duì)全波整流橋整流后的波形進(jìn)行降壓和功率緩沖，并且將降壓和緩沖后的電壓波形輸出到單管反激式變壓器；

所述的單管反激式變壓器，主要在電路中起到電氣隔離的作用；

所述的快恢復(fù)二極管，和單管反激式變壓器的副邊相連，對(duì)單管反激式變壓器的輸出進(jìn)行整流；

所述的高頻濾波電容與輸出快恢復(fù)二極管濾波電感相連，對(duì)輸出電流的高頻部分進(jìn)行衰減，并且將衰減后的電流輸出到輸出濾波電感中；

所述的濾波電感與高頻濾波電容和負(fù)載相連，對(duì)輸出電流中的中兩倍工頻電流紋波進(jìn)行濾波；

所述的電壓采樣，采樣輸出電壓，輸入到控制電路中。

所述的控制電路，與電壓采樣和開關(guān)管相連，通過控制輸出PWM的占空變化，將輸出的電流的脈沖頻率加倍。

如圖2所示，在接入工頻電壓220V/50Hz之后，電壓輸入到全波整流橋進(jìn)行全波整流，整流后的電壓為，然后輸入到電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)填谷電路中，因?yàn)殡娙荽⒙?lián)結(jié)構(gòu)具有降壓的作用，而且根據(jù)電容串并聯(lián)的階數(shù)（其中電容的個(gè)數(shù)），有1：n的降壓效果，這樣，由電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的填谷電路輸出的電壓就被降低了，從而減少開關(guān)管和后續(xù)的器件的電壓應(yīng)力，保護(hù)了器件和提高的器件工作的穩(wěn)定性。同時(shí)，隨著開關(guān)管的通斷，電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)之中，電容的關(guān)系也在串聯(lián)和并聯(lián)之間轉(zhuǎn)換，從而對(duì)全波整流輸入的功率進(jìn)行緩沖，減少輸入和輸出端的功率失配。然后輸入到單管反激式變壓器，單管反激式變壓器起到了電氣隔離作用。單管反激式變換器的輸出到快恢復(fù)二極管中，快恢復(fù)二極管將電流輸出到高頻濾波電容，高頻濾波電容對(duì)電流中的高頻部分進(jìn)行濾波，然后輸出濾波電感對(duì)電流進(jìn)行低頻濾波，從而輸出恒定的電流，獲得更加穩(wěn)定的電流驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管。

如圖3所示，為根據(jù)本發(fā)明所制作的一臺(tái)樣機(jī)的輸出電壓電流波形圖，在輸入電壓為220VAC/50Hz的情況下，所實(shí)測(cè)的波形，可以看到輸出電壓跟輸出電流，近似一個(gè)恒流波形。從而可以有效的避免LED發(fā)光二極管的閃爍，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明中的要求。

上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)上述實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。