基于谐振型拓扑的多路输出电荷平衡式均流技术研究

发布时间：2020-09-24 11:37

　　随着对全球能源问题的重视,照明产品的能耗问题将愈来愈突出,降低能耗提高效率成为一个急待解决的问题,照明产品使用的开关式恒流电源相比较传统的线性稳压电源它具有高效率,电压输出范围宽,输出电流精度高等特点,是一种比较理想的照明用电源。区别于传统的照明光源,开关式恒流电源的负载LED是一种特殊的极性二极管,伏安特性与普通二极管相似,考虑到制造材料的特性以及制造过程中工艺误差等原因,通常在使用时会采取串并联结构,以满足各种场合的光通量需求,但是这种连接方式容易出现各路负载输出电流中心值偏差较大的情况。因此,在设计过程中必须考虑负载输出电流均流的设计方案,本文主要讨论了LED多通道负载输出电流的均流技术,比较现有的各种均流方法,综合均流能力,设计成本,工作损耗等各项技术指标,探讨一种设计拓扑简单,均流能力强,功耗低的均流方案。本论文应用电荷分流式DC-DC电源变换技术设计了一种潮汐式均流的开关稳压电源。整个电路主要由桥式LLC整流滤波电路,直流转换电路,单片机控制电路三部分组成。电源控制信号由控制芯片PIC16F1825/9及相关电路完成,系统具有输出电压调整率宽、输出谐波电压低和电路转换效率高等特点。整个系统的控制方法是运用变压器副边均流输出电容的电荷交换,由于输出电容在工作时保持充电过程与放电过程稳定,所以当负载为两通道或多通道混合式负载时,相邻输出通道可以利用变压器副边隔直电容和输出二极管在一个工作周期内轮流导通一次,在控制电路的控制下每个隔直电容之间按照程序编写的逻辑顺序进行电荷交换,在设计电路硬件的过程中,假设以LLC谐振电路为平台,调整变压器原边输入电路部分隔直电容位置,使这个电容能够参与电路谐振,在变压器副边各负载输出通道之间增加输出电容,在单片机的控制下能够均衡各路输出电流。这样不仅可以有效的解决传统谐振电路工作效率调整率低的问题,还拓展了输出电压的范围。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM44
【部分图文】：

伏安特性,均流技术

图 1-1 LED 的伏安特性Fig.1-1 Volt-ampere characteristics of LE方案的分类及存在的问题载相比较需要考虑每一路负载输出要设计均流方案来均衡每一路输反馈回路工作方式可以分为反馈-20]。技术术顾名思义通过反馈环电路来调节必须经过有源器件，这种均流技术源器件调节不断调整各路 LED 工

均流技术,反馈环,有源

Fig.1-1 Volt-ampere characteristics of LEDED 驱动器均流方案的分类及存在的问题路负载与单一负载相比较需要考虑每一路负载输出电流的均衡问题明大功率负载需要设计均流方案来均衡每一路输出电流，按照电路压类型以及控制反馈回路工作方式可以分为反馈环有源均流技术无源均流技术[19-20]。反馈环有源均流技术馈环有源均流技术顾名思义通过反馈环电路来调节输出电流，反馈馈回控制电路时必须经过有源器件，这种均流技术一般只控制单一电运行后通过有源器件调节不断调整各路 LED 工作电流直至均衡电路还是开关电路基于这类工作模式都被认为是有源均流技术。

电荷平衡,电容,方案,容性元

上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪这种电路一般应用于极性对立型负载，负载的能量转化效率不理想，若使用多个这种负载组合，电路的输出功率会低于输入功率的 50%，若要补偿损失的能量就必须使用容性元器件进行输出电流续流的方法，使用容性元器件还有一个优势因为容性元器件有比较好的信号扰动调节性，假如多个负载中有一个或者几个负载损坏，电路的输出信号还能保持稳定，这种方案唯一的缺点是非线性的量化参数导致计算过程比较复杂。介绍完上述两种依靠电容自身容抗或者阻抗来实现均流的方法，在实际使用过程中，电路工作效率过于低下，为了解决效率的问题，衍生出了一种输出电容电荷分流的无源 LED 均流方案[49-50]，电路的设计平台构架为多端输入式电路，输出电流的均衡化分流采用电容续流，输出电容可以选择容量比较大的型号，这样可以获得比较小的输出电流纹波信号，保持输出电流稳定。如图 1-3 所示

【参考文献】