基于多脈沖整流的高壓直流led照明驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明電路技術(shù)，特別是涉及一種基于多脈沖整流的高壓直流LED照明驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]LED驅(qū)動(dòng)電源的性能包括高效率，高功率因數(shù)(PF)，低總諧波失真率(THD)，等主要內(nèi)容。
[0003]如圖2-圖3所示，常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)方案是給每個(gè)LED燈具Xll配備一個(gè)直接從交流電網(wǎng)取電的LED驅(qū)動(dòng)電源Q11，這種LED驅(qū)動(dòng)電源Qll是一個(gè)兩級(jí)式變換器，電源的輸入是公共電網(wǎng)的220V交流電，輸出是LED光源所需的直流恒流源，其中的第一級(jí)變換器是不隔離的PffM升壓電路Y11，完成功率因數(shù)校正功能，同時(shí)把輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的高壓直流電壓，作為第二級(jí)的電源，第二級(jí)變換器是隔離的恒流輸出的DC/DC變換器Y12，用于產(chǎn)生LED所需的穩(wěn)定的直流電流，在兩級(jí)變換電路之間有一個(gè)高壓電解電容Cll用于儲(chǔ)能。這個(gè)方案中，第一級(jí)變換器的變換效率最高為97%，第二級(jí)變換器的變換效率最高為96%，整體效率為96% X97%=93%。這種常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)方案的缺陷是:I)內(nèi)部的高壓電解電容壽命短，故障率高；2)驅(qū)動(dòng)電源內(nèi)部損耗較大，造成電源的溫升高，惡化了電解電容以及其它電子元器件的使用環(huán)境；3)電源體積大，電磁兼容問題難以處理。
[0004]如圖4-圖5所示，常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)改進(jìn)方案改變了 LED的供電方式，該方案把常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)方案中的AC/DC變換部分提取到外部，并集中為一個(gè)大功率PWM模式的隔離AC/DC變換器T21，用于把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，在燈具X21內(nèi)部?jī)H配備一個(gè)非隔離的DC/DC變換器Q21為L(zhǎng)ED光源供電；其中的大功率PffM模式的隔離AC/DC變換器T21內(nèi)部分為兩級(jí)變換，第一級(jí)是不隔離的升壓電路Y21，主要用于功率因數(shù)校正，并提供一個(gè)供第二級(jí)電路使用的高壓直流電壓，這部分電路原理與常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)電源的第一級(jí)電路一致；第二級(jí)是隔離的DC/DC變換器Y22，用于提供一個(gè)公共的穩(wěn)定的直流電壓，一般為220V左右，LED燈具X21內(nèi)部的小功率非隔離的DC/DC變換器Q21作為第三級(jí)變換，第一級(jí)變換的效率最高約為97 %，第二級(jí)變換的效率最高約為96 %，第三級(jí)變換的效率最高約為98 %，整體效率為97% X96% X98%=91%。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于燈具內(nèi)部不需要高壓大電解電容，且LED驅(qū)動(dòng)電源損耗下降，溫升下降，故障率降低，但是高壓大電解電容并未得以取消，而是集中起來放置到AC/DC變換器中，而且在大功率AC/DC變換器的中間高壓直流部分和輸出部分都需要高壓電解電容C21、C22，只是由于電解電容不需要放置在燈具內(nèi)部，運(yùn)行環(huán)境和散熱條件得以改善。但是集中的AC/DC變換器與原先的常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)電源相比，可靠性上沒有提升，一旦發(fā)生故障，將造成所帶的所有燈具失效，這樣整體可靠性反而變差了，根據(jù)效率計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，整體效率也有所下降，正由于整體可靠性和效率上的問題，這種方案并未獲得預(yù)期的推廣成效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可靠性及效率高，且成本低的基于多脈沖整流的高壓直流LED照明驅(qū)動(dòng)電路。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種基于多脈沖整流的高壓直流LED照明驅(qū)動(dòng)電路，包括多脈沖自耦變壓器、正母線、負(fù)母線，及多個(gè)隔離DC/DC變換器，多個(gè)整流橋；
[0007]所述整流橋的數(shù)量與多脈沖自耦變壓器的副邊繞組數(shù)量一致，并一一對(duì)應(yīng)；
[0008]所述多脈沖自耦變壓器的原邊繞組接三相交流電，多脈沖自耦變壓器的各個(gè)副邊繞組各接對(duì)應(yīng)整流橋的三相輸入端，各整流橋的正輸出端分別接到正母線，各整流橋的負(fù)輸出端分別接到負(fù)母線；
[0009]所述正母線與負(fù)母線之間接有輸出電容，各個(gè)隔離DC/DC變換器的正電源輸入端分別接到正母線，各個(gè)隔離DC/DC變換器的負(fù)電源輸入端分別接到負(fù)母線。
[0010]本發(fā)明提供的基于多脈沖整流的高壓直流LED照明驅(qū)動(dòng)電路，把現(xiàn)有的PffM變換器方案改為三相多脈沖自耦整流變壓方案，現(xiàn)有的PWM變換器方案的主要好處在于功率因數(shù)高，THD低，體積小，重量輕，當(dāng)采用集中供電方案時(shí)，體積和重量不再是重要的指標(biāo)；本發(fā)明采用多脈沖整流變壓完全可以達(dá)到常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)電源的功率因數(shù)和THD水平，并具有超高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)楝F(xiàn)有方案都需要很復(fù)雜的功率電子電路和控制手段，而本發(fā)明采用的整流整變壓器方案中主要變換部件是變壓器，電子元件只有幾個(gè)二極管整流橋，功率電路的復(fù)雜程度大大簡(jiǎn)化，而且完全沒有可控元件，因此可靠性遠(yuǎn)高于現(xiàn)有其它方案，本發(fā)明的可靠性得以提升的另一個(gè)重要原因就是不需要高壓電解電容，這是因?yàn)椴捎眠@種方式進(jìn)行變換后，直流側(cè)不需要數(shù)值很大的儲(chǔ)能電容，用薄膜電容就可以了，這就取消了原先方案中故障率最高和壽命最低的元件，這樣本發(fā)明的可靠性和壽命都高于其他方案，為了提高效率，減輕重量，整流變壓器采用自耦式的多脈沖整流變壓，以18脈沖自耦整流變壓為例，功率因數(shù)可以達(dá)到0.99，THD在10%以內(nèi)，效率高達(dá)98%以上；由于AC/DC部分的變換采用不隔離方案，在燈具內(nèi)部就必須配備一個(gè)隔離的DC/DC變換器，DC/DC變換的效率為96%，這樣整體效率為98% X96%= 94%，從整體轉(zhuǎn)換效率上看，本發(fā)明的效率是所有方案中最高的；另外由于AC/DC變換部分所用元件非常少，因此造價(jià)也是所有方案中最低的。與常規(guī)的LED驅(qū)動(dòng)電源和PWM方式的集中供電方案相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)除了超高的可靠性之外，包括高效率和低成本，同時(shí)保持了與其它方案相似的高功率因數(shù)和低THD。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的基于多脈沖整流的高壓直流LED照明供電電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)方案的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)方案中的LED驅(qū)動(dòng)電源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)改進(jìn)方案的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5是常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)改進(jìn)方案中的PffM模式隔離AC/DC變換器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合【附圖說明】對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明中的頓號(hào)均表示和的關(guān)系。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種基于多脈沖整流的高壓直流LED照明供電電路，包括多脈沖自耦變壓器Tl、正母線M+、負(fù)母線M-，及多個(gè)隔離DC/DC變換器Ul、U2、U3，多個(gè)整流橋B1、B2、B3 ；
[0018]所述整流橋的數(shù)量與多脈沖自耦變壓器Tl的副邊繞組數(shù)量一致，并一一對(duì)應(yīng)；
[0019]所述多脈沖自耦變壓器Tl的原邊繞組接三相交流電，多脈沖自耦變壓器Tl的各個(gè)副邊繞組各接對(duì)應(yīng)整流橋的三相輸入端，各整流橋的正輸出端分別接到正母線M+，各整流橋的負(fù)輸出端分別接到負(fù)母線M-;
[0020]所述正母線M+與負(fù)母線M-之間接有輸出電容Cdc，各個(gè)隔離DC/DC變換器的正電源輸入端分別接到正母線M+，各個(gè)隔離DC/DC變換器的負(fù)電源輸入端分別接到負(fù)母線M-。[0021 ] 本發(fā)明實(shí)施例中，所述多脈沖自耦變壓器可以采用六脈沖自耦變壓器、十二脈沖自耦變壓器、十八脈沖自耦變壓器、二十四脈沖自耦變壓器等現(xiàn)有的多脈沖自耦變壓器。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例工作時(shí)，可以通過各個(gè)隔離DC/DC變換器為L(zhǎng)ED燈供電，以5kVA集中供電方案為例，5kVA集中供電方案可采用十八脈沖自耦變壓器，十八脈沖自耦變壓器的原邊側(cè)每相電感量Ldm為2.6mH，直流側(cè)濾波電感Ldc的電感量為5mH，輸出電容Cdc的容量為550uF(由5個(gè)IlOuF的薄膜電容并聯(lián)而成)，該供電方案(以下簡(jiǎn)稱本方案)的基本性能指標(biāo)如下:
[0023]I)功率因數(shù)大于0.98 ；
[0024]2)效率 98%;
[0025]3)THD<10% ；
[0026]4)在輸入的交流線電壓為380V時(shí)，輸出電壓為540V ;
[0027]5)輸出電壓紋波峰峰值〈I % ;
[0028]6)輸出電壓相對(duì)于地電位分別為+270Vdc和_270Vdc ；
[0029]從功率因數(shù)、效率和THD上看，本方案明顯優(yōu)于常規(guī)LED驅(qū)動(dòng)方案(常規(guī)方案功率因數(shù)在0.95與0.98之間，AC/DC部分效率最多為97%，THD在10%到15%之間)；與現(xiàn)有的PffM式AC/DC變換方案(以下簡(jiǎn)稱PffM方案)相比，本方案在效率上要優(yōu)于PWM方案(PffM方案的AC/DC部分效率最多為97% );
[0030]另外，本方案中直流電壓雖然是540V，但其正負(fù)兩端的對(duì)地電壓分別是+270V和-270V，也就是說電源和地之間不需要按照540V的絕緣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在普通交流系統(tǒng)中，火線對(duì)地的最高電壓是有效值的根號(hào)2倍，一般情況下，峰值為220X1.414 = 311V，比本方案中的270V還大，因此本方案中直流導(dǎo)線的絕緣只需跟普通交流線一致就可以了，這是本方案的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn):雖然線間電壓高達(dá)540V，但對(duì)地絕緣水平并不需要因此而增強(qiáng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于多脈沖整流的高壓直流LED照明驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:包括多脈沖自耦變壓器、正母線、負(fù)母線，及多個(gè)隔離DC/DC變換器，多個(gè)整流橋； 所述整流橋的數(shù)量與多脈沖自耦變壓器的副邊繞組數(shù)量一致，并一一對(duì)應(yīng)； 所述多脈沖自耦變壓器的原邊繞組接三相交流電，多脈沖自耦變壓器的各個(gè)副邊繞組各接對(duì)應(yīng)整流橋的三相輸入端，各整流橋的正輸出端分別接到正母線，各整流橋的負(fù)輸出端分別接到負(fù)母線； 所述正母線與負(fù)母線之間接有輸出電容，各個(gè)隔離DC/DC變換器的正電源輸入端分別接到正母線，各個(gè)隔離DC/DC變換器的負(fù)電源輸入端分別接到負(fù)母線。
【專利摘要】一種基于多脈沖整流的高壓直流LED照明驅(qū)動(dòng)電路，涉及照明電路技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是提高可靠性及效率的技術(shù)問題。該電路包括多脈沖自耦變壓器、正母線、負(fù)母線，及多個(gè)隔離DC/DC變換器，多個(gè)整流橋；所述多脈沖自耦變壓器的原邊繞組接三相交流電，多脈沖自耦變壓器的各個(gè)副邊繞組各接對(duì)應(yīng)整流橋的三相輸入端，各整流橋的正輸出端分別接到正母線，各整流橋的負(fù)輸出端分別接到負(fù)母線；所述正母線與負(fù)母線之間接有輸出電容，各個(gè)隔離DC/DC變換器的正電源輸入端分別接到正母線，各個(gè)隔離DC/DC變換器的負(fù)電源輸入端分別接到負(fù)母線。本發(fā)明提供的電路，用于為L(zhǎng)ED燈具供電。
【IPC分類】H05B37/02
【公開號(hào)】CN105120562
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510545877
【發(fā)明人】葉陽
【申請(qǐng)人】上海泓語電氣技術(shù)有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月31日