專利名稱：發(fā)光二極管的驅動電路和驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種提供多個電流均衡輸出的電源裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及實 現(xiàn)多個發(fā)光二極管(LED)間電流均衡的驅動電路及驅動方法。
背景技術：
LED是新型節(jié)能照明設備，產(chǎn)生相同光亮所需電能遠比白熾燈小。與節(jié)能燈和白熾 燈相比，LED具有體積小，不易損壞等優(yōu)點，成為未來照明的最佳選擇。單個高亮度LED光源的功率由于受到封裝、發(fā)熱等限制，一般在IW 3W。在需要 高亮度照明的情況下，如路燈、廣場照明等場合，通常需要多個這樣的LED的組合。LED的亮 度與流過其上的電流直接相關，流過LED的電流越大，其亮度越大。為了實現(xiàn)多個LED的亮 度均衡，通常將多個LED串聯(lián)連接。但當串聯(lián)的LED個數(shù)超過一定數(shù)量，會導致LED驅動器 提供的電壓很高，導致濾波電容、絕緣設計困難。如單個LED的壓降一般在3. 3V，當串聯(lián)個 數(shù)超過150個時，其電壓將超過500V。因此，當需要大功率照明時，一般將多串LED進行并 聯(lián)。因此，實現(xiàn)每串LED之間的電流均衡對LED的使用壽命以及光亮度的均衡十分重要。傳統(tǒng)的電流均衡方法包括線性電流源方法以及后級開關電源調(diào)整方法。這兩種方 法均需要采用半導體可控開關以及相關的控制電路，因此均屬于有源方法。采用線性電流源方法實現(xiàn)LED串均流的方法參見圖1。如圖1所示，每串LED串串 聯(lián)一個電流源后連接在直流母線Vrc和電氣地之間。電流源的結構參見圖1的右半部分，其 通過可控開關M1、電阻R以及運算放大器Utl實現(xiàn)。圖1中可控開關M1為金屬氧化物半導體 場效應晶體管(MOSFET)，其被控制工作在線性區(qū)?？煽亻_關M1的漏極連接至LED串，其源 極連接至電阻R的一端和運算放大器Utl的反相輸入端；運算放大器Utl的同相輸入端接收參 考電壓Vkef ；電阻R的另一端接地。由于運算放大器的“虛短”特性，電阻兩端電壓等于參考 電壓VKEF。因此，通過運算放大器Utl的作用，流過電阻R的電流被調(diào)節(jié)至參考電流。而電阻 R與可控開關MpLED串串聯(lián)，因此，流過LED的電流被調(diào)節(jié)至參考電流。每串LED各串聯(lián)一 可控電流源，將各可控電流源的電流設定一致，從而流過每串LED的電流得到均衡。然而因 為直流母線電壓VCC必須高于LED串的壓降，因此，可控開關M1和電阻R承受部分的直流 電壓，由此產(chǎn)生較大損耗。在每串LED電壓有偏差的情況下，這種情況更為嚴重，導致系統(tǒng) 效率降低。采用后級開關電源調(diào)整方法實現(xiàn)LED串均流的方法參見圖2。如圖2所示，每串 LED的電流均由一個直流/直流(DC/DC)變換器進行控制。圖2中的DC/DC變流器為由開 關管M2、電感L、電容C和二極管D構成的典型降壓變換器(BUCK電路)?？刂齐娐稶1接收 電感電流Iy并輸出控制信號用以控制開關管M2的導通和斷開。LED串與電容并聯(lián)連接。 這種方法通過控制開關管M2的導通與斷開，來控制電感電流Iy從而控制流過LED的電流。 與圖1線性電流源方法不同，圖2中的開關管M2工作在開關方式下。因此，開關損耗大大 降低。但圖2所示的每串LED均需要獨立的DC/DC變換器來控制其電流，而每個DC/DC變 換器均需要獨立的開關管、控制電路、電感等器件，導致系統(tǒng)結構復雜，成本變高。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有變換電路不能高效實現(xiàn)LED串間電流均衡，并且 系統(tǒng)結構復雜、成本高等問題，提出一種改進的實現(xiàn)多個LED串之間電流均衡的驅動電路 及驅動方法。為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，公開了一種發(fā)光二極管的驅動電路，包 括變壓器，所述變壓器包括初級繞組和次級繞組；原邊變換器，其輸入端接收輸入信號， 輸出端耦接至所述初級繞組；副邊變換器，具有第一和第二輸入端，以及至少兩個輸出端以 提供至少兩路驅動信號分別給至少兩串發(fā)光二極管；平衡電容，與所述次級繞組串聯(lián)耦接， 所述串聯(lián)耦接的平衡電容和次級繞組耦接在所述副邊變換器的第一輸入端和第二輸入端 之間，用以實現(xiàn)所述至少兩串發(fā)光二極管間的電流均衡。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述副邊變換器可以包括第一二極管，其陰極作為所述副 邊變換器的第一輸入端，其陽極耦接至副邊參考地；第二二極管，其陰極作為所述副邊變換 器的第二輸入端，其陽極耦接至副邊參考地；第一電感，耦接在所述第一二極管的陰極和所 述副邊變換器的第一輸出端之間；第二電感，耦接在所述第二二極管的陰極和所述副邊變 換器的第二輸出端之間。其中所述副邊變換器可以進一步包括第一輸出電容，耦接在所述 副邊變換器的第一輸出端和副邊參考地之間；第二輸出電容，耦接在所述副邊變換器的第 二輸出端和副邊參考地之間。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述副邊變換器可以包括第一二極管、第二二極管、第三二 極管、第四二極管、第一電感和第二電感；其中所述第一二極管的陰極和所述第三二極管 的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為所述副邊變換器的第一輸入端；所述第二二極管的 陰極和所述第四二極管的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為所述副邊變換器的第二輸入 端；第一電感，耦接在所述第三二極管的陰極和所述副邊變換器的第一輸出端之間；第二 電感，耦接在所述第四二極管的陰極和所述副邊變換器的第二輸出端之間；所述第一二極 管和所述第二二極管的陽極耦接至副邊參考地。其中所述副邊變換器可以進一步包括第 一輸出電容，耦接在所述副邊變換器的第一輸出端和副邊參考地之間；第二輸出電容，耦接 在所述副邊變換器的第二輸出端和副邊參考地之間。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述驅動電路還可以包括諧振網(wǎng)絡，耦接在所述原邊變換 器的輸出端和所述初級繞組之間。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述副邊變換器可以包括第一二極管、第二二極管、第三二 極管、第四二極管、第一輸出電容和第二輸出電容；其中所述第一二極管的陰極和所述第 三二極管的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為所述副邊變換器的第一輸入端；所述第 二二極管的陰極和所述第四二極管的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為所述副邊變換器 的第二輸入端；所述第三二極管的陰極作為所述副邊變換器的第一輸出端；所述第四二極 管的陰極作為所述副邊變換器的第二輸出端；所述第一輸出電容耦接在所述副邊變換器的 第一輸出端和副邊參考地之間；所述第二輸出電容耦接在所述副邊變換器的第二輸出端和 副邊參考地之間。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述副邊變換器可以包括第一二極管、第二二極管、第一輸 出電容和第二輸出電容，其中所述第一輸出電容的一端和所述第二輸出電容的一端串聯(lián)耦接在一起，其串聯(lián)耦接點作為所述副邊變換器的第一輸入端；所述第一二極管的陽極和所 述第二二極管的陰極耦接在一起，其共同耦接點作為所述副邊變換器的第二輸入端；所述 第一輸出電容的另一端和所述第一二極管的陰極耦接在一起，其共同耦接點作為所述副邊 變換器的第一輸出端；所述第二輸出電容的另一端和所述第二二極管的陽極耦接在一起， 其共同耦接點作為所述副邊變換器的第二輸出端。為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還公開了一種發(fā)光二極管的驅動電路， 包括變壓器組，所述變壓器組包括N個變壓器，其中N是自然數(shù)，所述N個變壓器各自包括 初級繞組和次級繞組，所述N個初級繞組串聯(lián)耦接；原邊變換器，其輸入端接收輸入信號， 輸出端耦接至所述串聯(lián)耦接的初級繞組；N個副邊變換器，所述N個副邊變換器各自具有第 一和第二輸入端，以及至少兩個輸出端以提供至少兩路驅動信號分別給至少兩個發(fā)光二極 管串；N個平衡電容，分別與所述N個次級繞組串聯(lián)耦接，所述N個分別串聯(lián)耦接的平衡電 容和次級繞組各自耦接在所述N個副邊變換器的第一輸入端和第二輸入端之間，用以實現(xiàn) 所述發(fā)光二極管串間的電流均衡。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述N個副邊變換器各自可以包括第一二極管，其陰極作 為所述副邊變換器的第一輸入端，其陽極耦接至副邊參考地；第二二極管，其陰極作為所述 副邊變換器的第二輸入端，其陽極耦接至副邊參考地；第一電感，耦接在所述第一二極管的 陰極和所述副邊變換器的第一輸出端之間；第二電感，耦接在所述第二二極管的陰極和所 述副邊變換器的第二輸出端之間。其中所述N個副邊變換器各自可以進一步包括第一輸 出電容，耦接在所述副邊變換器的第一輸出端和副邊參考地之間；第二輸出電容，耦接在所 述副邊變換器的第二輸出端和副邊參考地之間。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述N個副邊變換器各自可以包括第一二極管、第二二極 管、第三二極管、第四二極管、第一電感和第二電感；其中所述第一二極管的陰極和所述第 三二極管的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為所述副邊變換器的第一輸入端；所述第 二二極管的陰極和所述第四二極管的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為所述副邊變換器 的第二輸入端；第一電感，耦接在所述第三二極管的陰極和所述副邊變換器的第一輸出端 之間；第二電感，耦接在所述第四二極管的陰極和所述副邊變換器的第二輸出端之間；所 述第一二極管和所述第二二極管的陽極耦接至副邊參考地。其中所述副邊變換器可以進一 步包括第一輸出電容，耦接在所述副邊變換器的第一輸出端和副邊參考地之間；第二輸 出電容，耦接在所述副邊變換器的第二輸出端和副邊參考地之間。為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還公開了一種發(fā)光二極管的驅動方法， 包括接收輸入信號，通過原邊變換器將所述輸入信號轉化為第一輸出信號；通過隔離變 壓器將所述第一輸出信號傳送至副邊，得到副邊信號；其中在所述副邊信號的正半周，副邊 電流以第一方向流過平衡電容和副邊變換器，得到第一驅動信號；在所述副邊信號的負半 周，副邊電流以第二方向流過平衡電容和副邊變換器，得到第二驅動信號；其中所述第一 方向和所述第二方向相反，所述第一驅動信號和所述第二驅動信號用以驅動所述發(fā)光二極 管。根據(jù)本發(fā)明各方面的上述發(fā)光二極管的驅動電路和驅動方法，可以高效率地均衡 發(fā)光二極管串之間的電流，并且系統(tǒng)結構簡單、成本低廉。


圖1示出現(xiàn)有技術采用線性電流源方法實現(xiàn)LED串均流。圖2示出現(xiàn)有技術采用后級開關電源調(diào)整方法實現(xiàn)LED串均流。圖3示出幾種典型的雙端電壓型拓撲原邊結構。圖4示出幾種典型的雙端電壓型拓撲副邊整流結構。圖5示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的利用倍流整流的電路100的示意電路拓撲圖。圖6示出圖5所示電路100的穩(wěn)態(tài)下原邊晶體管驅動信號Gqi和Gq2、流過第一輸 出電感Ltjl的電流L1、流過第二輸出電感L。2的電流‘波形、和流過平衡電容Cb的電流波
形 icb°圖7示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電路200的示意電路拓撲圖。圖8示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電路300的示意電路拓撲圖。圖9示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的電路400的示意電路拓撲圖。圖10示出根據(jù)本發(fā)明第五實施例的電路500的示意電路拓撲圖。圖11示出根據(jù)本發(fā)明第六實施例的電路600的示意電路拓撲圖。圖12示出根據(jù)本發(fā)明的LED驅動方法700的示意流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明旨在提供一種適合多串LED并聯(lián)工作、實現(xiàn)相互均流的高性能LED驅動器， 采用無源方法，實現(xiàn)高性能低成本的LED串之間的均流，以克服現(xiàn)有技術的缺陷。本發(fā)明主要針對電壓/電流型雙端變流器拓撲，在副邊，利用無源器件實現(xiàn)多個 輸出的均流，作為多路輸出的恒流源，適合多串LED驅動以及其他需要多個電流均衡輸出 的場合。所謂雙端式變流器，在本領域是一種約定俗成的叫法，通常指變流器原邊的拓撲 結構，如半橋、全橋、推挽、以及一些有源箝位的拓撲等。這類拓撲的特點就是變壓器初級繞 組(或者原邊)在工作周期的正半個周期和負半個周期，都對副邊輸出端傳輸能量，如圖3 所示的一些拓撲結構。圖3不是窮舉所有的雙端拓撲。電壓型是指變壓器初級繞組將一個 交變的電壓信號傳送到變壓器的次級繞組側(副邊、或者輸出端)，這個交變的電壓信號通 常由輸入電壓決定，次級繞組側通過電感電容(LC)濾波器得到輸出電壓。其對應的是電流 型，變壓器初級繞組傳送到副邊的是電流，變壓器次級繞組通過電容濾波，得到輸出電壓。在雙端電壓型拓撲副邊的整流結構，通常包括全波整流、全橋整流、倍流式整流三 種，如圖4所示，最后得到希望的輸出電壓。在圖4所示的幾種整流結構是本領域常用結構， 圖中整流開關用二極管表示。但本領域技術人員可以知道，為提高效率，二極管整流器可以 被同步整流器取代。圖4中所示的二極管也可以是可控開關，如M0SFET，用作同步整流。為 敘述簡明，有關同步整流的控制及其驅動不再詳述。圖4中所示的整流結構，通常只有一個輸出，通過相應的結構改變，可實現(xiàn)多個輸 出并實現(xiàn)各個輸出的電流均衡。為方便理解本發(fā)明的實質(zhì)，下面結合具體實施例，對本發(fā)明內(nèi)容進行闡述。圖5示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的利用倍流整流的電路100的示意電路拓撲圖。 如圖5所示，電路100的原邊變換器采用由第一晶體管Q1和第二晶體管Q2構成的半橋拓撲結構，并通過第一輸入電容C1和第二輸入電容C2對輸入電壓Vin進行濾波。該原邊變換器 的輸出耦接至變壓器的初級繞組。但是本領域的技術人員應該認識到，電路100的原邊變 換器也可采用其他各種雙端結構，如圖3所示的全橋、推挽等結構。圖5所示實施例的本質(zhì) 是采用一個電容與變壓器次級繞組相串聯(lián)，利用電容的電荷平衡，實現(xiàn)多個輸出之間的電 流平衡。圖5所示實施例中，電路100的副邊變換器采用類似倍流整流結構，但其二個電感 的輸出分別作為一個輸出端接負載。與圖4中所示的倍流整流結構相比，有原先的一個輸 出基礎上，將兩個電感輸出的共同點分開為2個輸出。具體來說，電路100的原邊變換器輸 入端接收輸入信號，輸出端耦接至變壓器T的初級繞組；變壓器T次級繞組與平衡電容Cb 串聯(lián)耦接，兩者串聯(lián)耦接后耦接在副邊變換器的第一輸入端和第二輸入端之間。第一電感 L01的一端和第一二極管Dri的陰極耦接在一起，其共同耦接點作為副邊變換器的第一輸入 端，第一電感Ltjl另一端耦接至副邊變換器的第一輸出端，該輸出端也為電路100的第一輸 出端。第二電感L。2的一端和第二二極管Drt的陰極耦接在一起，其共同耦接點作為副邊變 換器的第二輸入端，第二電感L。2&另一端耦接至副邊變換器的第二輸出端，該輸出端也為 電路100的第二輸出端。第一輸出電容Ctjl和第一 LED串LED1并聯(lián)耦接在電路100的第一 輸出端和副邊參考地之間；第二輸出電容C。2和第二 LED串LED2并聯(lián)耦接在電路100的第 二輸出端和副邊參考地之間。在變壓器次級繞組感應電壓的正半周和負半周，無論電路100 的第一輸出端和第二輸出端的輸出電壓如何(即無論圖中LED1的壓降和LED2的壓降是否 相同)，平衡電容Cb中分別流過電感Ltjl和電感L。2上的電流。由于電感電流的平均值與LED 串的電流相等，在第一晶體管Q1導通時間和第二晶體管Q2導通時間相等的情況下，實現(xiàn)每 個輸出的電流均衡，平衡電容Cb的電壓自動匹配兩者的電壓差。圖6示出圖5所示電路100的穩(wěn)態(tài)波形。如圖6所示，在[t^tj時間段內(nèi)，第一 晶體管Q1的門極驅動信號Gqi為高，第二晶體管Q2的門極驅動信號Gq2為低。因此，第一晶 體管Q1導通，第二晶體管Q2斷開，變壓器T初級繞組的電壓為上正下負。因此次級繞組的 電壓也為上正下負，副邊電流經(jīng)由平衡電容Cb、第一電感。、第一輸出電容Ctjl、第一 LED串 LED1、第二二極管Drf和次級繞組形成電流回路。即平衡電容Cb上流過第一電感Ltjl的電流 iLolo在[t2-t3]時間段內(nèi)，第一晶體管Q1的門極驅動信號Gqi為低，第二晶體管Q2的門極驅 動信號Gq2為高。因此，第二晶體管Q2導通，第一晶體管Q1斷開，變壓器T初級繞組的電壓 為上負下正。因此次級繞組的電壓也為上負下正，副邊電流經(jīng)由次級繞組、第二電感L。2、第 二輸出電容C。2、第二 LED串LED2、第一二極管Dri和平衡電容Cb形成電流回路。即平衡電 容Cb上流過第二電感L。2的電流、2。在[t2-t3]時間段內(nèi)，流過平衡電容Cb的電流方向與 [t0-tj時間段內(nèi)流過平衡電容Cb的電流方向相反。根據(jù)電荷平衡規(guī)律，在此過程的開始 時刻和結束時刻，平衡電容Cb上電荷變化量為零。因此，若[t^tj時間段和[t2-t3]時間 段相等，其電感電流平均值必然相等。而現(xiàn)有技術很容易實現(xiàn)[tftj時間段和[t2-t3]時 間段匹配(相等)。因此，當[t0-tj時間段和[t2-t3]時間段匹配時，電路100的第一輸出 端和第二輸出端實現(xiàn)了不同LED串之間的電流均衡。圖6的波形是基于電感電流連續(xù)的波 形，其同樣適用于電感電流斷續(xù)或者臨界斷續(xù)的應用，這對本領域技術人員而言是顯而易 見的。為敘述簡明，這里不再詳述電感電流斷續(xù)或者臨界斷續(xù)的情況。為實現(xiàn)更多串的LED負載的均流，可以采用多個變壓器初級繞組在原邊串聯(lián)，每個次級繞組采用圖5所示電路100的倍流結構，如圖7所示的電路200，其為本發(fā)明的第二 實施例。電路200包括η個變壓器，其中η為自然數(shù)。η個變壓器的初級繞組串聯(lián)連接后耦 接在原邊變換器的輸出端(即第一晶體管Q1和第二晶體管Q2的串聯(lián)連接點)和第一輸入 電容C1與第二輸入電容C2的串聯(lián)連接點之間。η個變壓器的次級繞組分別耦接一個如圖5 所示電路100的倍流結構輸出。由于變壓器各初級繞組串聯(lián)，因此流過η個初級繞組的電 流相等。而各初級繞組相應的次級繞組電流成比例，并且如上所述，各次級繞組采用圖5所 示倍流結構的輸出，因此，各次級繞組的2路輸出電流均衡。因此，電路200副邊各串LED 電流也實現(xiàn)了均衡。圖8是本發(fā)明第三實施例的電路300的示意電路拓撲圖。電路300與圖5所示電 路100相同的部分采樣相同的附圖標記。與圖5所示電路100不同的是，電路300的副邊 采用全橋整流的結構，但電路300也具備2路輸出。具體來說，電路300變壓器T次級繞組 和平衡電容Cb串聯(lián)耦接后，耦接在副邊變換器的第一輸入端和第二輸入端之間。第一二極 管1^的陰極和第三二極管Dri的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為副邊變換器的第一輸 入端；第二二極管Drt的陰極和第四二極管Drt的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為副邊 變換器的第二輸入端。第三二極管Dri的陰極耦接至第一電感Ltjl的一端，第一電感Ltjl另一 端為副邊變換器的第一輸出端，該輸出端也是電路300的第一輸出端；第四二極管Drt的陰 極耦接至第二電感L。2的一端，第二電感L。2的另一端為副邊變換器的第二輸出端，該輸出端 也是電路300的第二輸出端。第一輸出電容Ctjl和第一 LED串LED1并聯(lián)耦接在電路300的 第一輸出端和副邊參考地之間；第二輸出電容C。2和第二 LED串LED2并聯(lián)耦接在電路300 的第二輸出端和副邊參考地之間。當?shù)谝痪w管Q1導通，第二晶體管Q2斷開時，電路300原邊的初級繞組的電壓為 上正下負。因此次級繞組的電壓也為上正下負，副邊電流經(jīng)由平衡電容Cb、第三二極管Drt、 第一電感Ltjl、第一輸出電容Ctjl、第一 LED串LED1、第二二極管D,2和變壓器次級繞組形成電 流回路。即平衡電容Cb上流過第一電感Ltjl的電流。當?shù)谝痪w管Q1斷開，第二晶體管Q2 導通時，電路300原邊的初級繞組的電壓為上負下正。因此次級繞組的電壓也為上負下正， 副邊電流經(jīng)由變壓器次級繞組、第四二極管Drt、第二電感L。2、第二輸出電容C。2、第二 LED串 LED2、第一二極管Dri和平衡電容Cb形成電流回路。即平衡電容Cb上流過第二電感L。2的電 流。如前所述，只要將第一晶體管Q1導通并且第二晶體管Q2斷開的時間段和第一晶體管Q1 斷開并且第二晶體管Q2導通的時間段設定匹配，根據(jù)電荷平衡規(guī)律，流過電路300的2路 LED串的電流可以實現(xiàn)均衡。圖9是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的電路400的示意電路拓撲圖。如圖9所示，電路 400包括η個變壓器，其中η為自然數(shù)。η個變壓器的初級繞組串聯(lián)連接后耦接在原邊半橋 的輸出端(即第一晶體管Q1和第二晶體管Q2的串聯(lián)連接點)和第一輸入電容C1與第二輸 入電容C2的串聯(lián)連接點之間。η個變壓器的次級繞組分別耦接一個如圖8所示電路300的 倍流結構輸出。由于變壓器各初級繞組串聯(lián)，因此流過η個初級繞組的電流相等。而各初 級繞組相應的次級繞組電流成比例，并且如上所述，各次級繞組采用圖8所示倍流結構的 輸出，因此，各次級繞組的2路輸出電流均衡。因此，電路400副邊各串LED電流也實現(xiàn)了 均衡。以上描述的實施例均為電壓型變換器。如前所述，與電壓型變換器對應的是電流型變換器，電流型變換器的變壓器初級繞組傳送到副邊的是電流，變壓器次級繞組通過電 容濾波，得到輸出電壓。參見圖10，為根據(jù)本發(fā)明第五實施例的電流型變換器電路500的示意電路拓撲 圖。電路500對應于圖8所示電壓型變換器電路300，與圖8所示電路300不同的是，電路 500的原邊通過濾波電感Lf和濾波電容Cf組成的諧振網(wǎng)絡將原邊信號轉化為電流形式。因 此，副邊無需電感，只通過電容濾波即可得到輸出電壓。具體來說，電路500的變壓器初級 繞組的第一端經(jīng)由諧振網(wǎng)絡耦接至原邊變換器的輸出端，即第一晶體管Q1和第二晶體管Q2 的串聯(lián)耦接點，其第二端耦接至第一輸入電容C1和第二輸入電容C2的串聯(lián)耦接點。電路 500的變壓器次級繞組與平衡電容Cb串聯(lián)耦接在一起，兩者耦接在副邊變換器的第一輸入 端和第二輸入端之間。即次級繞組的第一端耦接至平衡電容Cb的第一端；平衡電容Cb的第 二端耦接至第一二極管Dri的陰極和第三二極管Drt的陽極，第三二極管Drt的陰極為電路 500的第一輸出端；電路500的變壓器次級繞組的第二端耦接至第二二極管Drf的陰極和第 四二極管Drt的陽極；第四二極管Drt的陰極為電路500的第二輸出端。第一輸出電容Ctjl和 第一 LED串LED1并聯(lián)耦接在電路500的第一輸出端和副邊參考地之間；第二輸出電容C。2 和第二 LED串LED2并聯(lián)耦接在電路500的第二輸出端和副邊參考地之間。在電路500的變壓器次級繞組感應電流的正半周，副邊電流經(jīng)由第四二極管Drt、 第二輸出電容C。2、第二 LED串LED2、第一二極管Dri、平衡電容Cb和次級繞組形成電流回路； 在變壓器次級繞組感應電流的負半周，副邊電流經(jīng)由次級繞組、平衡電容Cb、第三二極管 Dri、第一輸出電容Ctjl、第一 LED串LED1和第二二極管1),2形成電流回路。在上述兩個過程 中，流過平衡電容Cb的電流方向相反。根據(jù)電荷平衡規(guī)律，在上述兩個過程的開始時刻和 結束時刻，平衡電容Cb上電荷變化量為零。因此，若將變壓器次級繞組感應電流的正半周 時間段和變壓器次級繞組感應電流的負半周時間段設置為相匹配，則電路500可以實現(xiàn)第 一 LED串LED1和第二 LED串LED2的電流均衡。圖11為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電流型變換器電路600，其為本發(fā)明的第六實 施例。電路600對應于圖5所示電壓型變換器電路100，與圖5所示電路100不同的是，電 路600的原邊通過濾波電感Lf和濾波電容Cf組成的諧振網(wǎng)絡將原邊信號轉化為電流形式。 因此，副邊無需電感，只通過電容濾波即可得到輸出電壓。并且電路600為電流型變換器， 其對應的第一輸出輸出電容Ctjl和第二輸出電容C。2由電壓型的并聯(lián)轉為串聯(lián)，第一 LED串 LED1和第二 LED串LED2也由并聯(lián)轉為串聯(lián)。具體來說，電路600的變壓器初級繞組的第一 端經(jīng)由諧振網(wǎng)絡耦接至原邊變換器的輸出端，即第一晶體管Q1和第二晶體管Q2的串聯(lián)耦接 點，其第二端耦接至第一輸入電容C1和第二輸入電容C2的串聯(lián)耦接點。電路600的變壓器 次級繞組的第一端耦接至平衡電容Cb的第一端，其第二端耦接至第一二極管Dri的陽極和 第二二極管Drf的陰極。第一輸出電容Ctjl與第一 LED串LED1并聯(lián)耦接后與并聯(lián)耦接的第 二輸出電容C。2與第二 LED串LED2串聯(lián)耦接，四者的共同耦接點耦接至平衡電容Cb的第二 端。第一二極管Dri的陰極耦接至并聯(lián)耦接的第一輸出電壓電容Ctjl和第一 LED串LED1的 另一個共同耦接點；第二二極管Drf的陽極耦接至并聯(lián)耦接的第二輸出電容C。2和第二 LED 串LED2的另一個共同耦接點。在電路600的變壓器次級繞組感應電流的正半周，副邊電流經(jīng)由平衡電容Cb、次級 繞組、第一二極管Dri、第一輸出電容Ctjl和第一 LED串LED1形成電流回路；在電路600的變壓器次級繞組感應電流的負半周，副邊電流經(jīng)由第二輸出電容C。2、第二 LED串LED2、第二二 極管Drt、次級繞組和平衡電容Cb形成電流回路。在上述兩個過程中，流過平衡電容Cb的電 流方向相反。根據(jù)電荷平衡規(guī)律，在上述兩個過程的開始時刻和結束時刻，平衡電容Cb上電 荷變化量為零。因此，若將變壓器次級繞組感應電流的正半周時間段和變壓器次級繞組感 應電流的負半周時間段設置為相匹配，則電路600可以實現(xiàn)第一 LED串LED1和第二 LED串 LED2的電流均衡。本發(fā)明還提出了一種發(fā)光二極管的驅動方法700，如圖12所示。方法700包括如 下步驟步驟701，接收輸入信號；步驟702，通過原邊變換器將輸入信號轉化為第一輸出信 號；步驟703，通過隔離變壓器將第一輸出信號傳送至副邊，得到副邊信號；步驟704，判斷 副邊信號在正半周還是負半周；若副邊信號為正半周，進入步驟705，副邊電流以第一方向 流過平衡電容和副邊變換器，得到第一驅動信號；若副邊信號為負半周，進入步驟706，副 邊電流以第二方向流過平衡電容和副邊變換器，得到第二驅動信號；步驟707，分別用第一 驅動信號和第二驅動信號驅動LED串。其中所述第一方向和所述第二方向相反。需要指出的是，盡管在以上描述的實施例中在原邊均采用了半橋型變換器，但是 也可以采用其他變換器如全橋變換器、推挽變換器等。另外，在上述實施例中，在副邊采用 了倍流、全流型變換器，但是也可以使用其他變換器如全波型變換器。本發(fā)明并不局限于這 些原邊變換器和/或副邊變換器的具體實施方式
，本發(fā)明的主要特征在于將作為無源元 件的平衡電容與次級繞組相耦接，從而實現(xiàn)電流均衡。總而言之，無論上文說明如何詳細，還有可以有許多方式實施本發(fā)明，說明書中所 述的只是本發(fā)明的具體實施例。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應涵蓋 在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明實施例的上述詳細說明并不是窮舉的或者用于將本發(fā)明限制在上述明確 的形式上。在上述以示意性目的說明本發(fā)明的特定實施例和實例的同時，本領域技術人員 將認識到可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行各種等同修改。本發(fā)明這里所提供的啟示并不是必須應用到上述系統(tǒng)中，還可以應用到其它系統(tǒng) 中。可將上述各種實施例的元件和作用相結合以提供更多的實施例?？梢愿鶕?jù)上述詳細說明對本發(fā)明進行修改，在上述說明描述了本發(fā)明的特定實施 例并且描述了預期最佳模式的同時，無論在上文中出現(xiàn)了如何詳細的說明，也可以許多方 式實施本發(fā)明。上述電路結構及其控制方式的細節(jié)在其執(zhí)行細節(jié)中可以進行相當多的變 化，然而其仍然包含在這里所公開的本發(fā)明中。如上述一樣應當注意，在說明本發(fā)明的某些特征或者方案時所使用的特殊術語不 應當用于表示在這里重新定義該術語以限制與該術語相關的本發(fā)明的某些特定特點、特征 或者方案?？傊粦攲⒃陔S附的權利要求書中使用的術語解釋為將本發(fā)明限定在說明 書中公開的特定實施例，除非上述詳細說明部分明確地限定了這些術語。因此，本發(fā)明的實 際范圍不僅包括所公開的實施例，還包括在權利要求書之下實施或者執(zhí)行本發(fā)明的所有等 效方案。在下面以某些特定權利要求的形式描述本發(fā)明的某些方案的同時，發(fā)明人仔細考 慮了本發(fā)明各種方案的許多權利要求形式。因此，發(fā)明人保留在提交申請后增加附加權利 要求的權利，從而以這些附加權利要求的形式追述本發(fā)明的其它方案。
權利要求
一種發(fā)光二極管的驅動電路，包括變壓器，所述變壓器包括初級繞組和次級繞組；原邊變換器，其輸入端接收輸入信號，輸出端耦接至所述初級繞組；副邊變換器，具有第一和第二輸入端，以及至少兩個輸出端以提供至少兩路驅動信號分別給至少兩串發(fā)光二極管；平衡電容，與所述次級繞組串聯(lián)耦接，所述串聯(lián)耦接的平衡電容和次級繞組耦接在所述副邊變換器的第一輸入端和第二輸入端之間，用以實現(xiàn)所述至少兩串發(fā)光二極管間的電流均衡。
2.如權利要求1所述的驅動電路，其特征在于，所述次級繞組感應信號的正半周時間 和負半周時間相匹配。
3.如權利要求1所述的驅動電路，其特征在于，其中所述原邊變換器選自半橋結構、全 橋結構、推挽結構組成的組中。
4.如權利要求1所述的驅動電路，其特征在于，其中所述副邊變換器包括第一二極管，其陰極作為所述副邊變換器的第一輸入端，其陽極耦接至副邊參考地； 第二二極管，其陰極作為所述副邊變換器的第二輸入端，其陽極耦接至副邊參考地； 第一電感，耦接在所述第一二極管的陰極和所述副邊變換器的第一輸出端之間； 第二電感，耦接在所述第二二極管的陰極和所述副邊變換器的第二輸出端之間。
5.如權利要求4所述的驅動電路，其特征在于，其中所述副邊變換器進一步包括 第一輸出電容，耦接在所述副邊變換器的第一輸出端和副邊參考地之間；第二輸出電容，耦接在所述副邊變換器的第二輸出端和副邊參考地之間。
6.如權利要求1所述的驅動電路，其特征在于，其中所述副邊變換器包括第一二極管、 第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一電感和第二電感；其中所述第一二極管的陰極和所述第三二極管的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為所述 副邊變換器的第一輸入端；所述第二二極管的陰極和所述第四二極管的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為所述 副邊變換器的第二輸入端；第一電感，耦接在所述第三二極管的陰極和所述副邊變換器的第一輸出端之間； 第二電感，耦接在所述第四二極管的陰極和所述副邊變換器的第二輸出端之間； 所述第一二極管和所述第二二極管的陽極耦接至副邊參考地。
7.如權利要求6所述的驅動電路，其特征在于，其中所述副邊變換器進一步包括 第一輸出電容，耦接在所述副邊變換器的第一輸出端和副邊參考地之間；第二輸出電容，耦接在所述副邊變換器的第二輸出端和副邊參考地之間。
8.如權利要求1所述的驅動電路，其特征在于，還包括諧振網(wǎng)絡，耦接在所述原邊變換 器的輸出端和所述初級繞組之間。
9.如權利要求8所述的驅動電路，其特征在于，其中所述副邊變換器包括第一二極管、 第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一輸出電容和第二輸出電容；其中所述第一二極管的陰極和所述第三二極管的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為所述 副邊變換器的第一輸入端；所述第二二極管的陰極和所述第四二極管的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為所述副邊變換器的第二輸入端；所述第三二極管的陰極作為所述副邊變換器的第一輸出端； 所述第四二極管的陰極作為所述副邊變換器的第二輸出端； 所述第一輸出電容耦接在所述副邊變換器的第一輸出端和副邊參考地之間； 所述第二輸出電容耦接在所述副邊變換器的第二輸出端和副邊參考地之間。
10.如權利要求8所述的驅動電路，其特征在于，其中所述副邊變換器包括第一二極 管、第二二極管、第一輸出電容和第二輸出電容，其中所述第一輸出電容的一端和所述第二輸出電容的一端串聯(lián)耦接在一起，其串聯(lián)耦接點 作為所述副邊變換器的第一輸入端；所述第一二極管的陽極和所述第二二極管的陰極耦接在一起，其共同耦接點作為所述 副邊變換器的第二輸入端；所述第一輸出電容的另一端和所述第一二極管的陰極耦接在一起，其共同耦接點作為 所述副邊變換器的第一輸出端；所述第二輸出電容的另一端和所述第二二極管的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為 所述副邊變換器的第二輸出端。
11.一種發(fā)光二極管的驅動電路，包括變壓器組，所述變壓器組包括N個變壓器，其中N是自然數(shù)，所述N個變壓器各自包括 初級繞組和次級繞組，所述N個初級繞組串聯(lián)耦接；原邊變換器，其輸入端接收輸入信號，輸出端耦接至所述串聯(lián)耦接的初級繞組； N個副邊變換器，所述N個副邊變換器各自具有第一和第二輸入端，以及至少兩個輸出 端以提供至少兩路驅動信號分別給至少兩個發(fā)光二極管串；N個平衡電容，分別與所述N個次級繞組串聯(lián)耦接，所述N個分別串聯(lián)耦接的平衡電容 和次級繞組各自耦接在所述N個副邊變換器的第一輸入端和第二輸入端之間，用以實現(xiàn)所 述發(fā)光二極管串間的電流均衡。
12.如權利要求11所述的驅動電路，其特征在于，所述次級繞組感應信號的正半周時 間和負半周時間相匹配。
13.如權利要求11所述的驅動電路，其特征在于，其中所述原邊變換器選自半橋結構、 全橋結構、推挽結構組成的組中。
14.如權利要求11所述的驅動電路，其特征在于，其中所述N個副邊變換器各自包括 第一二極管，其陰極作為所述副邊變換器的第一輸入端，其陽極耦接至副邊參考地； 第二二極管，其陰極作為所述副邊變換器的第二輸入端，其陽極耦接至副邊參考地； 第一電感，耦接在所述第一二極管的陰極和所述副邊變換器的第一輸出端之間； 第二電感，耦接在所述第二二極管的陰極和所述副邊變換器的第二輸出端之間。
15.如權利要求14所述的驅動電路，其特征在于，其中所述N個副邊變換器各自進一步 包括第一輸出電容，耦接在所述副邊變換器的第一輸出端和副邊參考地之間； 第二輸出電容，耦接在所述副邊變換器的第二輸出端和副邊參考地之間。
16.如權利要求11所述的驅動電路，其特征在于，其中所述N個副邊變換器各自包括第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一電感和第二電感；其中所述第一二極管的陰極和所述第三二極管的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為所述 副邊變換器的第一輸入端；所述第二二極管的陰極和所述第四二極管的陽極耦接在一起，其共同耦接點作為所述 副邊變換器的第二輸入端；第一電感，耦接在所述第三二極管的陰極和所述副邊變換器的第一輸出端之間； 第二電感，耦接在所述第四二極管的陰極和所述副邊變換器的第二輸出端之間； 所述第一二極管和所述第二二極管的陽極耦接至副邊參考地。
17.如權利要求16所述的驅動電路，其特征在于，其中所述副邊變換器進一步包括 第一輸出電容，耦接在所述副邊變換器的第一輸出端和副邊參考地之間；第二輸出電容，耦接在所述副邊變換器的第二輸出端和副邊參考地之間。
18.一種發(fā)光二極管的驅動方法，包括 接收輸入信號；通過原邊變換器將所述輸入信號轉化為第一輸出信號； 通過隔離變壓器將所述第一輸出信號傳送至副邊，得到副邊信號；其中 在所述副邊信號的正半周，副邊電流以第一方向流過平衡電容和副邊變換器，得到第 一驅動信號；在所述副邊信號的負半周，副邊電流以第二方向流過平衡電容和副邊變換器，得到第 二驅動信號；其中所述第一方向和所述第二方向相反，所述第一驅動信號和所述第二驅動信號用以驅動 所述發(fā)光二極管。
全文摘要
本申請公開了一種發(fā)光二極管的驅動電路和驅動方法。該驅動電路包括變壓器，所述變壓器包括初級繞組和次級繞組；原邊變換器，其輸入端接收輸入信號，輸出端耦接至所述初級繞組；副邊變換器，具有第一和第二輸入端，以及至少兩個輸出端以提供至少兩路驅動信號分別給至少兩串發(fā)光二極管；平衡電容，與所述次級繞組串聯(lián)耦接，所述串聯(lián)耦接的平衡電容和次級繞組耦接在所述副邊變換器的第一輸入端和第二輸入端之間，用以實現(xiàn)所述至少兩串發(fā)光二極管間的電流均衡。
文檔編號H05B37/02GK101888731SQ20101022985
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權日2010年7月14日
發(fā)明者張軍明 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司