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基于谐振型拓扑多路输出LED无源均流电路的研究
引言
近年来，LED照明技术的迅猛发展已经引起了广泛的关注。尽管LED具有高效、可靠、长寿命和节能等优点，但其电特性的波动和LED芯片的温度变化等因素，容易导致LED灯珠间的电流不平衡。此外，由于LED灯珠之间的串并联关系，若其中一颗灯珠损坏，就会影响整个固态照明系统的工作。因此，如何实现LED无源均流成为了LED照明技术中的研究热点之一。本文提出了一种基于谐振型拓扑的多路输出LED无源均流电路，旨在优化LED照明系统的可靠性和光电性能。
一、拓扑结构分析
该多路输出LED无源均流电路采用了谐振型拓扑结构。其基本电路如图1所示。
（图1）
该电路的最重要的部分是两个输出端之间的电感Lx。当开关管Mx关闭时，Lx将被充电，并储存输入电源传输能量。接下来，当开关管Mx被打开时，Lx内的电流被放出，带动灯珠VD1等等的按序矩阵放电，输出电压和电流也将随之上升。当其达到一定水平时，灯珠VD1等的响应将会上升到工作状态。
该电路采用谐振控制方式，利用谐振电感Lr与电容Cr组成谐振电路，可以使开关管的通断时刻保持在谐振状态下。这样，可保证开关管Mx在关闭时，Lx的电流尽量趋近于0；当开关管Mx被打开时，电路由于谐振单位的电压增加而启动。这样，可以减小开关管开启时的切换瞬间，从而减少电路中的激烈变化，控制系统反馈控制也比较容易实现。
二、无源均流的实现
为了实现无源均流，该电路采用倍增电流源的副电抗网络L1L2和C1C2，将输出电容分成n个电容C1n和C2n，其中n是灯珠数目。
为了充分利用倍增电流源的电感和电容来实现无源均流，需要将每个电容分成本身的电容和倍增电流源的副电抗网络。其电路原理图如图2所示。
（图2）
在每个倍增电流源的L1和L2之间，需插入灵活的开关，用于随时调整倍增电流源的配置，从而保持输出电容电流分配到每个灯珠上，使LED灯珠间的电流平衡。换言之，开关由控制器控制，根据电流检测结果，开启或关闭相应的开关，将电流分配到各个灯珠上，并调整倍增电流源的序列。
三、仿真分析
为了验证该电路的有效性，进行了详细的仿真分析。图3为仿真结果。
（图3）
由仿真结果可以看出，该电路的多路输出设计和无源均流技术，确实有效地平衡了LED灯珠间的电流分布。此外，由于电路采用谐振控制方式，其输入电流和输出电流都是有明显的电流限制特性的。根据仿真结果，可以发现该电路在各种情况下的运行效率都很高，并具有良好的稳定性和可靠性。
结论：
本文提出了一种基于谐振型拓扑的多路输出LED无源均流电路，该电路采用了无源均流技术和谐振控制方式，在实现无源均流的同时，还可有效提高LED照明系统的稳定性和可靠性。仿真结果表明，该电路具有良好的功率转换特性和输出特性，适用于大规模LED灯具中的均流控制。