技术摘要：
本发明涉及一种单级无桥升压Cuk谐振型LED驱动电路，包括无桥升压Cuk电路单元以及LLC电路单元，其中LLC电路单元中的下开关管与无桥升压Cuk电路单元中的开关管共用一个功率开关管，无桥升压Cuk电路与LLC电路通过复用该功率开关管集成为单级AC‑DC驱动电路。其中输入交流 全部
背景技术：
近些年来，随着人类对绿色环保、节能减排的意识越来越高以及半导体技术的迅 猛发展，发光二极管得到了广泛的应用。LED电光源与传统电光源相比具有低能耗、寿命长、 绿色环保、高光效等优点。LED是恒流驱动的冷光源，它的性能受到使用条件和驱动器性能 的制约，针对不同应用场合设计出不同结构的LED驱动电路能够减小功率损耗，提高能量转 换效率和发光效率，而且还可以减少LED的系统发热量，提高LED的使用寿命，因而LED驱动 电源对LED照明的发展具有重要意义。 单级功率因数校正变换器电路简单，成本低，体积小，减少了控制系统数量，提高 了转换效率，为功率因数校正技术在中小功率应用场合提供了一种很好的选择。随着电路 效率需求不断提升，无桥PFC电路和软开关技术的到了广泛关注。目前，Boost变换器广泛应 用于 PFC电路当中。但是，在传统的Boost型单级功率因数校正变换器中，还存在效率低下、 中间储能电容电压应力大等缺点，在实际应用中不得不在输入输出端附加抗电磁干扰的滤 波器，同时兼顾PFC与稳压时，其脉动更大。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提出一种单级无桥升压Cuk谐振型LED驱动电路，通过 无桥升压Cuk PFC电路和LLC电路开关管的复用，降低了变换器主电路的导通损耗和开关损 耗。 本发明采用以下方案实现：一种单级无桥升压Cuk谐振型LED驱动电路，包括无桥 升压Cuk电路单元以及LLC电路单元，其中LLC电路单元中的下开关管与无桥升压Cuk电路单 元中的开关管共用一个功率开关管，无桥升压Cuk电路单元与LLC电路单元通过复用该功率 开关管集成为单级AC-DC电路。 进一步地，所述无桥升压Cuk电路单元包括第一功率二极管D1至第六功率二极管 D6、第八二极管D8、第一电感L1至第三电感L3、母线电容Cbus、第一中间电容C1、第二中间电容 C2、第二功率开关管S2；所述LLC电路单元包括第七功率二极管D7、第九功率二极管D9至第十 二功率二极管D12、谐振电容Cr、谐振电感Lr、第一功率开关管S1、高频变压器T、输出电容Co； 第一功率二极管D1的阳极、第二功率二极管D2的阴极以及第一电感L1的一端与输入交 流电源Vin的一端相连，第三功率二极管D3的阳极、第四功率二极管D4的阴极以及第二电感L2 的一端与输入交流电源Vin的另一端相连；第一电感L1的另一端与第一中间电容C1的一端以 及第六功率二极管D6的阳极相连；第二电感L2的另一端与第二中间电容C2的一端以及第五 功率二极管D5的阳极相连；第一中间电容C1、第二中间电容C2的另一端都与母线电容Cbus的 负极、第一功率开关管S1的源极以及第八功率二极管D8的阳极相连；第一功率开关管S1的漏 4 CN 111556616 A 说 明 书 2/5 页 极与第九功率二极管D9的阴极、第十功率二极管D10的阳极以及谐振电容Cr的一端相连；第 二功率开关管S2的漏极与第五功率二极管D5、第六功率二极管D6、第七功率二极管D7的阴极 相连，第二功率开关管S2的源极与第二功率二极管D2的阳极、第四功率二极管D4的阳极、第 八功率二极管D8的阴极、第九功率二极管D9的阳极相连；第三电感L3的一端与第一功率二极 管D1、第三功率二极管D3的阴极相连，第三电感L3的另一端与第七功率二极管D7的阳极、第 十功率二极管D10的阴极、母线电容Cbus的正极以及谐振电感Lr的一端相连；谐振电感Lr的另 一端与高频变压器T原边绕组的一端相连；高频变压器T原边绕组另一端与谐振电容Cr的另 一端相连；高频变压器T副边绕组的中心抽头与输出电容C0负极以及输出LED灯负载的负端 连接，高频变压器T副边绕组的上端口与第十一功率二极管D11的阳极相连，高频变压器T副 边绕组的下端口与第十二功率二极管D12的阳极相连；第十一功率二极管D11的阴极与第十 二功率二极管D12的阴极、输出电容C0正极以及输出LED灯负载的正端相连。 进一步地，所述第一功率开关管S1、第二功率开关管S2均采用功率MOS开关管或 IGBT开关管。 进一步地，第二功率二极管D2、第四功率二极管D4采用慢速普通二极管，第一功率 二极管D1、第三功率二极管D3、第五功率二极管D5、第六功率二极管D6、第七功率二极管D7、第 八功率二极管D8、第九功率二极管D9、第十功率二极管D10、第十一功率二极管D11、第十二功 率二极管D12均采用快恢复二极管。 进一步地，谐振电容Cr和第一中间电容C1、第二中间电容C2采用高频电容，母线电 容Cbus和输出电容C0采用电解电容。 进一步地，所述的第一功率开关管S1、第二功率开关管S2均采用PFM调制。 进一步地，第一电感L1和第二电感L2是分立高频电感。 进一步地，第一电感L1和第二电感L2是相互耦合电感。 本发明将无桥升压Cuk电路运用于AC-DC变换领域，使其工作在二极管不连续导通 模式（DDCM），可以实现续流二极管零电流关断，无二极管反向恢复引起的损耗问题，保留了 升压型Cuk电路的优点，在实现输入输出的低纹波的同时，又能够实现高功率因数。同时，本 发明利用了LLC谐振开关变换器能实现原边侧功率开关管的零电压ZVS开通，副边侧整流管 的零电流ZCS关断的软开关技术，将其与无桥升压Cuk电路相结合，使得变换器不仅含有无 桥PFC电路通过减少导通半导体的数目来减少导通损耗的优点，也含有LLC电路通过软开关 来减少开关损耗的优点，从而实现高功率密度、高效率、高功率因数的AC-DC电能变换。并 且，本发明通过无桥升压Cuk型PFC电路功率开关管与LLC电路的功率开关管进行复用的方 法，减少主回路导通的半导体器件数量，并且能够实现功率开关管的零电流开通（ZCS）、零 电压开通（ZVS）和部分功率二极管的零电流关断，减小了因功率二极管反向恢复电流所产 生的损耗，实现低纹波、高效率、高功率因数的特点。 与现有技术相比，本发明有以下有益效果： 1、本发明采用了无桥升压Cuk电路，该电路结构的PFC电流导通回路的半导体功率器件 数目减小，减小了变换器的导通损耗；输入、输出端均有电感，使得输入输出的电流脉动小， 容易对输入、输出进行滤波，实现输入输出低纹波的同时，也有利于减小EMI；可实现功率开 关管的零电流开通（ZCS）、零电压开通（ZVS）和部分功率二极管的零电流关断，提高了转换 效率。 5 CN 111556616 A 说 明 书 3/5 页 2、本发明通过无桥升压Cuk PFC电路和LLC电路开关管的复用，解决两级LED驱动 电源控制复杂、成本高、效率低、可靠性差的问题。 附图说明 图1为本发明实施例的单级无桥升压Cuk谐振型LED驱动电路的原理图。 图2为本发明实施例的单级无桥升压Cuk谐振型LED驱动电路输入交流电压正半周 期，S1保持关断，S2零电流开通（ZCS）时的工作模态示意图。 图3为本发明实施例的单级无桥升压Cuk谐振型LED驱动电路输入交流电压正半周 期，S1保持关断，S2保持开通，谐振电流ir等于励磁电流im，原边的电流 降为零，副边的二极 管D12零电流关断后的工作模态示意图。 图4为本发明实施例的单级无桥升压Cuk谐振型LED驱动电路输入交流电压正半周 期，S2保持关断，S1零电压开通（ZVS）时的工作模态示意图。 图5为本发明实施例的单级无桥升压Cuk谐振型LED驱动电路输入交流电压正半周 期，S2保持关断，S1保持开通，谐振电流ir等于励磁电流im，原边的电流 降为零，副边的二极 管D11零电流关断后的工作模态示意图。
