طراحي يك LED درايور با جريان خروجي ضرباني بدون خازن الكتروليتي با قابليت اصلاح ضريب توان ورودي

An Electrolytic Capacitor-less High Power Factor LED Driver with Pulsating Output Current

LED درايورهاي آفلاين متداول (50 يا 60 هرتز) براي كاهش مولفه‌ي فركانس پايين نوسان در خروجي و نيز كاهش نامتعادلي توان بين ورودي AC و خروجي DC، از يك خازن الكتروليتي بزرگ استفاده مي‌كنند. از طرف ديگر خازن الكتروليتي مهم‌ترين عنصر محدود كننده‌ي عمر درايور مي‌باشد. يكي از روش‌هاي حذف اين نوع خازن از ساختار درايور كاربرد جريان ضرباني فركانس بالا به جاي جريان DC ثابت مي‌باشد. در اين مقاله يك ساختار بدون خازن الكتروليتي با جريان ضرباني فركانس بالا براي درايو LED ها پيشنهاد شده است. اين ساختار توانايي دستيابي به ضريب توان بالا در ورودي را دارا مي‌باشد. خروجي اين مدار قابليت درايو دو دسته LED مجزا را داشته و در هر خروجي از يك كليد به صورت سري با LED ها استفاده گرديده است. در مدار كنترلي ولتاژ خازن و ولتاژ خروجي اندازه‌گيري شده و با توجه به روابط بدست آمده از آن‌ها براي تنظيم جريان استفاده شده است. ساختار پيشنهاد شده براي بخش قدرتي و نحوه كنترل مناسب، باعث كاهش هزينه‌ها و افزايش راندمان درايور شده است. در اين مقاله روابط حاكم بر مدار پيشنهادي، نتايج شبيه‌سازي‌ها و نيز نتايج بدست آمده از نمونه آزمايشگاهي ارائه گرديده‌اند.

Conventional off-line (50-60Hz) light emitting diode (LED) drivers usually need an electrolytic capacitor to reduce power imbalance between ac input and dc output, and to decrease the low-frequency component of the output ripple. However, electrolytic capacitor is the key component which limits the lifespan of LED driver. If a driver uses a pulsating output current, the electrolytic capacitor can be omitted. This paper proposes a high power factor LED driver with high frequency pulsating driving current, in which electrolytic capacitor has been omitted from the topology. The driver has two outputs that allow the number of driving LEDs to be increased. A LED string will be connected to each output and a single switch is used in series with each LED string, thus the number of switches is equal to the number of outputs. Output and Storage capacitor voltages are sensed and used to implement the control method to regulate the output current. Low cost and high efficiency can be obtained due to the power structure and the proposed control method. Simulations, calculations and experimental results are provided for the proposed circuit.