本發明屬于LED驅動技術領域，具體涉及一種基于電容串并聯結構的無電解電容LED驅動器。

背景技術：

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

LED和傳統光源相比，有許多獨特的特征和性能。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影響發光亮度，還會引起色溫的改變，所以LED需要特殊的驅動器保證其工作在直流恒流狀態下。由于白光LED日益廣泛的應用在各個領域，人們對LED驅動器的要求也在不斷提高。

其中，尤其是AC/DC的LED驅動器，因為其簡單的結構，較小的體積，低廉的器件成本，日益受到業界和消費者的青睞。由于LED的發光二極管的壽命大約有100000h，而一般的AC/DC的LED驅動電路中，通常會采用電解電容，而電解電容的壽命只有5000h左右，驅動電路的壽命和LED發光二極管的壽命的不匹配，直接導致了AC/DC的LED驅動器的成本優勢的下降，影響LED驅動器的推廣。

當下市場上設計和生產LED驅動器的廠家很多，提出了很多新穎的電路結構設計。在如何延長AC/DC的LED驅動電路的壽命上，各個廠家往往有各自的方案，其中主要有脈沖電流直接驅動LED、設計適當的控制策略、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能元件的作用，從而降低對電容值的需求。

脈沖電流直接驅動LED的方法就是，直接采用脈沖方波形式的電路，對LED發光二極管進行供電，通過調節脈沖電流的占空比，可以改變通過LED發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，極大的減少的對電容作為功率緩沖作用的需求，所以可以采用長壽命的薄膜電容來代替電解電容，從而延長了AC/DC的LED驅動器的壽命，減少了驅動器的成本。

但是，脈沖電流驅動LED發光二極管，會造成LED的閃爍，長期在這樣的燈光下，容易造成人眼的疲勞。

設計適當的控制策略就是根據輸出電流的變化，來改變輸出的功率，從而讓輸入輸出功率達到一定程度上的匹配，這樣就可以降低對電容值的需求，從而將壽命較短的電解電容用薄膜電容來代替，延長LED驅動器的壽命，降低成本，但是，這個方法一般會采用比較復雜的控制反饋策略，從而導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，這個方法因為引入了額外的控制電路，提高了電路的整體復雜度，同時雖然將電解電容去除，但是因為器件的成本上升，所以優勢并不明顯。

電感代替電容就是利用電感儲能來代替電容儲能，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。因為電感的壽命較電容要大得多，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保。但是，因為電感存在比較大的漏感，所以在效率上較電容要低。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明旨在提供一種基于電容串并聯結構的無電解電容LED驅動器。

一種基于電容串并聯結構的LED驅動器，包括：全波整流橋、基于電容串并聯結構的填谷電路、單管反激式變壓器、快恢復二極管、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結構的填谷電路相連，主要對工頻交流電進行全波整流，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，對全波整流橋整流后的波形進行降壓和功率緩沖，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；

所述的快恢復二極管，和單管反激式變壓器的副邊相連，對單管反激式變壓器的輸出進行整流；

所述的高頻濾波電容與輸出快恢復二極管和輸出濾波電感相連，對單管反激式變壓器的輸出電流中的高頻成分進行濾波；

所述的濾波電感與高頻濾波電容和負載相連，對輸出電流中的中高頻電流紋波進行濾波；

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

所述的全波整流橋由四個二極管D₀~D₃組成，D₀~D₃兩兩首尾相連再并聯，其中這兩對串聯的二極管的正負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，對經過全波橋式整流的電路進行降壓和功率緩沖。

所述的單管反激式變壓器，由開關管M0和高頻變壓器T1組成，通過M0的通斷，以反激式的方式，將原邊的電壓傳輸到副邊去，其中M0和PWM控制電路相連，PWM控制電路根據輸出PWM的占空比變化控制M0的通斷和通斷的時間。

所述的快恢復二極管，對高頻變壓器的輸出單向導通。

所述的高頻濾波電容，對恢復二極管的輸出電流中的高頻部分進行濾波，然后將濾波后的電流輸出到濾波電感。

所述的濾波電感，對高頻濾波電容的輸出電流中的高頻成分進行低通濾波，延長LED負載的壽命和增強發光穩定性。

所述的PWM控制電路，與輸出電壓采樣電路相連，主要有一個運算放大器AMP0及運算放大器的外圍配置電路組成；電壓采樣電路的輸出電壓，經過AMP0構成的放大器放大后，增大了電壓數值和增強了驅動能力后，將相加的結果輸出到PWM占空比控制芯片上；PWM占空比控制芯片有規律的改變輸出PWM波的占空比，控制開關管的通斷時間。

本發明的有益效果，不僅實現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，經控制電路處理后，對PWM占空比進行調制，不僅簡化了控制電路，而且實現了控制電路的穩定。

相比市上的AC/DC的LED驅動器，去除了電解電容，提高了電路壽命。簡化電路，降低了成本，有利于大規模商業化和推廣。因為沒有引入電解電容，AC/DC的LED驅動器的壽命大大的增加了，同時因為沒有采用脈沖電流驅動LED發光二極管，避免LED發光二極管的閃爍對人眼的傷害。

附圖說明

圖1為本發明基于電容串并聯結構填谷電路的電解電容LED驅動器的一種結構示意圖；

圖2為本發明的一種詳細電路圖。

圖3為本發明樣機的輸出電壓電流波形。

具體實施方式

為了更為具體地描述本發明，下面結合附圖及具體實施方式對本發明的技術方案進行詳細說明。

如圖1所示，本發明基于電容串并聯結構的無電解電容LED驅動器，包括：全波整流橋、電容串并聯結構填谷電路、單管反激式變壓器、快恢復二極管、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，主要對工頻交流電進行全波整流，將工頻交流電全波整流后的波形輸入到電容串并聯結構填谷電路；

所述的電容串并聯結構填谷電路與所述的全波整流橋和單管反激式變壓器相連，對全波整流橋整流后的波形進行降壓和功率緩沖，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；

所述的快恢復二極管，和單管反激式變壓器的副邊相連，對單管反激式變壓器的輸出進行整流；

所述的高頻濾波電容與輸出快恢復二極管濾波電感相連，對輸出電流的高頻部分進行衰減，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載相連，對輸出電流中的中兩倍工頻電流紋波進行濾波；

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行全波整流，整流后的電壓為，然后輸入到電容串并聯結構填谷電路中，因為電容串并聯結構具有降壓的作用，而且根據電容串并聯的階數（其中電容的個數），有1：n的降壓效果，這樣，由電容串并聯結構的填谷電路輸出的電壓就被降低了，從而減少開關管和后續的器件的電壓應力，保護了器件和提高的器件工作的穩定性。同時，隨著開關管的通斷，電容串并聯結構之中，電容的關系也在串聯和并聯之間轉換，從而對全波整流輸入的功率進行緩沖，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二極管中，快恢復二極管將電流輸出到高頻濾波電容，高頻濾波電容對電流中的高頻部分進行濾波，然后輸出濾波電感對電流進行低頻濾波，從而輸出恒定的電流，獲得更加穩定的電流驅動LED發光二極管。

如圖3所示，為根據本發明所制作的一臺樣機的輸出電壓電流波形圖，在輸入電壓為220VAC/50Hz的情況下，所實測的波形，可以看到輸出電壓跟輸出電流，近似一個恒流波形。從而可以有效的避免LED發光二極管的閃爍，實現了本發明中的要求。

上述的對實施例的描述是為便于本技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對上述實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，對于本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。