專利名稱：用于mr16 發(fā)光二極管驅(qū)動電路拓?fù)溲b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及MR16發(fā)光二極管驅(qū)動器及控制。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于MR16發(fā)光二極管驅(qū)動器功率拓?fù)浼翱刂品桨浮?br> 背景技術(shù)：
在發(fā)光二極管(LED)應(yīng)用市場中，MR16發(fā)光二極管(LED)燈是最大量的。50瓦的鹵素MR16燈由6W功率發(fā)光二極管取代，它具有巨大的節(jié)能效益。對于MR16發(fā)光二極管 (LED)燈，由于空間限制，它是由LED光源、散熱片和LED驅(qū)動器組成，三部分封裝在一起。 LED光源是一個光源，也是一個熱源。LED光源的熱量傳送到散熱器，散熱器將這熱量傳送到其周圍空間，同時這熱量也燒烤LED驅(qū)動器。對于高可靠性而言，MR16發(fā)光二極管(LED) 的驅(qū)動器的所有組件應(yīng)該可以在高溫下運(yùn)作。對于高性能MR16發(fā)光二極管(LED)燈，它應(yīng)該有高的功率因數(shù)和調(diào)光功能并無色彩偏移的問題。為了避免色偏的問題，PWM調(diào)光方法是一個不錯的選擇。對于較高的功率因數(shù)和PWM調(diào)光控制要求，由于良好的動態(tài)調(diào)節(jié)性能，降壓拓?fù)涫且粋€不錯的選擇來實現(xiàn)的MR16發(fā)光二極管驅(qū)動器，它能滿足PWM調(diào)光控制的動態(tài)調(diào)節(jié)要求，它如圖1所示。對于MR16應(yīng)用，其輸入電壓為12V交流輸入，其交流電壓經(jīng)整流器的輸出電壓是從OV至17V。為了獲得較高的功率因數(shù)，通常希望LED驅(qū)動器當(dāng)其整流器的輸出瞬時電壓大于8V時開通并且小于8V時關(guān)斷。這樣，LED驅(qū)動器有大約120度的導(dǎo)通角從而可以保證其功率因數(shù)在0.9以上。在實際應(yīng)用中，如果負(fù)載LED電壓V·低，例如
=5V時，這很容易滿足該系統(tǒng)正常工作要求，整個系統(tǒng)可以運(yùn)作良好。如果負(fù)載LED電壓 Vled高，例如VLED=9.1 — IOV或者更高，這意味著對降壓轉(zhuǎn)換器而言，其輸出電壓可能超過其輸入電壓，所以該降壓轉(zhuǎn)換器不能正常工作。就目前的技術(shù)而言，LED的光效與LED電流相關(guān)。LED電流越大，其LED光效越低。 為了獲得較高的整體系統(tǒng)的效率，負(fù)載LED電壓Vmi應(yīng)該更高，這樣對一固定輸出LED功率而言，其相應(yīng)的LED電流就低從而使LED光效高。對于高的負(fù)載LED輸出電壓V·和低輸入電壓情況，這降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)該進(jìn)行修改，以符合此所要求的應(yīng)用條件，并保持降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的良好的動態(tài)調(diào)節(jié)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于MR16發(fā)光二極管驅(qū)動電路拓?fù)溲b置， 本發(fā)明是以正激式開關(guān)變換器為基礎(chǔ)產(chǎn)生相應(yīng)的發(fā)光二極管串所需的驅(qū)動電壓及電流。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于MR16發(fā)光二極管驅(qū)動電路拓?fù)溲b置，包括開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器、帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器以及輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載，開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器檢測帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器的輸出電感電流根據(jù)相應(yīng)的準(zhǔn)平均電流或平均電流控制律而產(chǎn)生相應(yīng)的PWM控制信號來控制所述帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器的功率開關(guān)，從而使帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器的輸出電感電流為一恒定電流；帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器的輸出電感電流驅(qū)動輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載。作為本發(fā)明的用于MR16發(fā)光二極管驅(qū)動電路拓?fù)溲b置的改進(jìn)帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器是由功率開關(guān)Q與自耦變壓器T的原邊及MR16發(fā)光二極管 (LED)驅(qū)動器的二極管整流器RB構(gòu)成回路；自耦變壓器T的付邊分別與整流二極管Dl和續(xù)流二極管D2相連；輸出電感L與輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載相串聯(lián)；輸出電感L與輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載的串聯(lián)支路與續(xù)流二極管D2并聯(lián)；整流二極管Dl所并聯(lián)的電容Cr是用于該自耦變壓器的諧振復(fù)位。在本發(fā)明中，輸出發(fā)光二極管(LED)可由一顆至數(shù)顆高亮度發(fā)光二極管(LED)串聯(lián)而成。使用本發(fā)明可使MR16發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器能根據(jù)不同發(fā)光二極管串應(yīng)用電壓設(shè)計其相應(yīng)的驅(qū)動器，并使該MR16發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器能具有高功率因數(shù)及PWM調(diào)光功能。本發(fā)明的原理圖如圖2所示。本發(fā)明提出一種用自耦變壓器的正激式開關(guān)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對于不同的發(fā)光二極管串應(yīng)用電壓，由于自耦變壓器的升降壓功能，這使得相應(yīng)的MR16發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器成為可能，并使該MR16發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器能具有高功率因數(shù)及PWM調(diào)光功能。由于自耦變壓器T具有一些特殊的特征，自耦變壓器T的傳輸效率高于相應(yīng)正激變換器的開關(guān)變壓器。本發(fā)明的MR16發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器開關(guān)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方案，其由開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器，帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器及輸出發(fā)光二極管 (LED)負(fù)載組成。開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器是根據(jù)所檢測的輸出電感電流方法進(jìn)行準(zhǔn)平均電流或平均電流規(guī)律控制而產(chǎn)生相應(yīng)的PWM控制信號來控制功率開關(guān)Q使這輸出電感L的平均電流跟隨這開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器的參考電平變化。所述帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器是由功率開關(guān)Q與自耦變壓器的原邊及MR16發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器的二極管整流器RB構(gòu)成回路；自耦變壓器的付邊分別與整流二極管Dl和續(xù)流二極管D2相連；輸出電感L與輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載相串聯(lián)；輸出電感L與輸出發(fā)光二極管(LED) 的串聯(lián)支路與續(xù)流二極管D2并聯(lián)；整流二極管Dl所并聯(lián)的電容Cr是用于這自耦變壓器的諧振復(fù)位；輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載是可由一顆至數(shù)顆高亮度發(fā)光二極管(LED)串聯(lián)而成。本發(fā)明的優(yōu)點之一是可以使針對具體高亮度發(fā)光二極管(LED)負(fù)載應(yīng)用要求來設(shè)計MR16發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器并具有良好的動態(tài)調(diào)節(jié)性能成為可能。本發(fā)明的優(yōu)點之二是可以與合適的LED驅(qū)動控制器組合使MR16發(fā)光二極管(LED) 驅(qū)動器具有高功率因數(shù)。本發(fā)明的優(yōu)點之三是由于良好的靜態(tài)調(diào)節(jié)性能的作用，可以使MR16發(fā)光二極管 (LED)驅(qū)動器輸出高精度電流源。本發(fā)明的優(yōu)點之四是由于良好的動態(tài)調(diào)節(jié)性能的作用，可以使MR16發(fā)光二極管 (LED)驅(qū)動器具有優(yōu)良的動態(tài)響應(yīng)能力。本發(fā)明的優(yōu)點之五是由于優(yōu)良的動態(tài)響應(yīng)能力可以使相應(yīng)的MR16發(fā)光二極管 (LED)驅(qū)動器具有PWM調(diào)光功能。本發(fā)明的優(yōu)點之六是可以利用這自耦變壓器帶來的寬脈寬調(diào)制范圍，省去已有
4MR16發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器中的大儲能電容Cin。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是現(xiàn)有降壓式MR16發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器；圖2是本發(fā)明的原理圖；圖3是用一個正激變換器來更換降壓變換器的過渡方案(為現(xiàn)有)；圖4是本發(fā)明的用于MR16發(fā)光二極管驅(qū)動電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方案具體實例1 的電路圖；圖5是本發(fā)明的用于MR16發(fā)光二極管驅(qū)動電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方案具體第二實例的電路圖。
具體實施例方式最初的設(shè)想是用一個正激變換器來更換降壓轉(zhuǎn)換器，在圖3所示。正激變換器具有降壓轉(zhuǎn)換器的良好動態(tài)調(diào)節(jié)性能。在正激變換器中，有一個開關(guān)變壓器T。正是開關(guān)變壓器T，可以減小等效負(fù)載LED電壓Vled equ，LED電壓VLed通過開關(guān)變壓器T的匝數(shù)比Nsp減小， 即\ED—EQU = V_/NSP。在這設(shè)計中，開關(guān)變壓器T用來傳輸所有的輸出功率。這開關(guān)變壓器 T的尺寸是按照所傳輸?shù)妮敵龉β试O(shè)計。在MR16發(fā)光二極管(LED)的驅(qū)動器設(shè)計中，其所能擁有的空間有限。這開關(guān)變壓器T的尺寸有可能使這MR16發(fā)光二極管(LED)的驅(qū)動器的尺寸大于其所能擁有的有限空間。對于MR16應(yīng)用，其是12V交流輸入，沒有隔離的要求。開關(guān)變壓器T可以由一自耦變壓器T來取代如圖4所示。本發(fā)明的MR16發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器開關(guān)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制是由帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器2，開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器1 及輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載3組成。帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器2是由功率開關(guān)Q與自耦變壓器T的原邊及MR16的二極管整流器RB構(gòu)成回路；自耦變壓器T的付邊分別與整流二極管Dl和續(xù)流二極管D2相連；輸出電感L與輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載3相串聯(lián)；輸出電感L與輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載3的串聯(lián)支路與續(xù)流二極管D2并聯(lián)；整流二極管Dl所并聯(lián)的電容Cr是用于當(dāng)功率開關(guān)Q關(guān)斷時，自耦變壓器T的諧振復(fù)位；開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器1是根據(jù)所檢測得到的輸出電感電流進(jìn)行準(zhǔn)平均電流或平均電流控制而產(chǎn)生相應(yīng)的PWM控制信號來控制功率開關(guān)Q使輸出電感L的平均電流為一恒定電流。輸出電感L的平均電流驅(qū)動輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載3。在本發(fā)明中，開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器1例如可參照專利US 7250744B2。具體，如下實施例1、用于MR16發(fā)光二極管驅(qū)動電路拓?fù)溲b置，在圖4中，自耦變壓器T在功率開關(guān)Q關(guān)斷時，自耦變壓器T的激磁電感Lm經(jīng)續(xù)流二極管D2與整流管Dl并聯(lián)的電容Cr諧振。自耦變壓器T的激磁電流經(jīng)諧振電容Cr諧振復(fù)位。當(dāng)然功率開關(guān)Q關(guān)斷時間必須大于激磁電感Lm與諧振電容Cr的諧振半波以保證自耦變壓器T的激磁電流完全復(fù)位。自耦變壓器T具有一些特殊的特征。從自耦變壓器T的原邊轉(zhuǎn)移到付邊的傳輸總功率是通過電路和磁路分別傳輸。這通過電路和通過磁路傳輸?shù)墓β时仁请S匝數(shù)比Nsp變化而變化。當(dāng)匝數(shù)比Nsp為1時，從自耦變壓器T的原邊到付邊的傳輸總功率僅僅通過電路，而通過磁路傳輸?shù)墓β适橇?。這意味著在理想的情況下，自耦變壓器T的尺寸可以是零。當(dāng)這匝數(shù)比Nsp不等于1，例如Nsp = 2，在自耦變壓器T中，從原邊轉(zhuǎn)移到付邊的傳輸總功率是一半通過磁路一半通過電路。這意味著，Nsp = 2情況下，由于僅一半傳輸總功率是通過磁路傳輸，自耦變壓器T的尺寸可以是相應(yīng)傳輸總功率的正激變換器的開關(guān)變壓器尺寸的一半。自耦變壓器T的尺寸有可能使這MR16發(fā)光二極管(LED)的驅(qū)動器的尺寸滿足其所能擁有的有限空間。由于有一半傳輸總功率是通過電路直接傳輸，自耦變壓器T的傳輸效率自然高于相應(yīng)正激變換器的開關(guān)變壓器。開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器1是根據(jù)所檢測得到的輸出電感L電流進(jìn)行準(zhǔn)平均電流或平均電流控制的。在此MR16發(fā)光二極管(LED)的驅(qū)動器開關(guān)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，輸出電感 L是在自耦變壓器T的付邊。要檢測輸出電感L的輸出電流有兩種方法。其一是當(dāng)功率開關(guān)Q導(dǎo)通時，功率開關(guān)Q中流過的電流對應(yīng)于輸出電感L的輸出電流。采用準(zhǔn)平均電流控制方法就能產(chǎn)生相應(yīng)的PWM控制信號來控制功率開關(guān)Q使輸出電感L的平均電流為一恒定電流。其二是直接檢測輸出電感L的輸出電流。采用平均電流控制方法就能產(chǎn)生相應(yīng)的PWM 控制信號來控制功率開關(guān)Q使輸出電感L的平均電流為一恒定電流。實施例2、圖5給出了本發(fā)明的用于MR16發(fā)光二極管驅(qū)動電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方案具體第二實例電路圖；它將圖4中的自耦變壓器T與功率開關(guān)Q的位置置換一下。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.用于MR16發(fā)光二極管驅(qū)動電路拓?fù)溲b置，其特征是包括開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器 (1)、帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器(2)以及輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載(3)， 所述開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器(1)檢測帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器(2)的輸出電感電流根據(jù)相應(yīng)的準(zhǔn)平均電流或平均電流控制律而產(chǎn)生相應(yīng)的PWM控制信號來控制所述帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器(2)的功率開關(guān)，從而使帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器(2)的輸出電感電流為一恒定電流；所述帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器(2)的輸出電感電流驅(qū)動輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于MR16發(fā)光二極管驅(qū)動電路拓?fù)溲b置，其特征是所述帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器(2)是由功率開關(guān)Q與自耦變壓器T的原邊及 MR16發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器的二極管整流器RB構(gòu)成回路；自耦變壓器T的付邊分別與整流二極管Dl和續(xù)流二極管D2相連；輸出電感L與輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載(3)相串聯(lián)；輸出電感L與輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載(3)的串聯(lián)支路與續(xù)流二極管D2并聯(lián)；整流二極管Dl所并聯(lián)的電容Cr是用于該自耦變壓器的諧振復(fù)位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于MR16發(fā)光二極管驅(qū)動電路拓?fù)溲b置，包括開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器(1)、帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器(2)以及輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載(3)，所述開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器(1)檢測帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器(2)的輸出電感電流根據(jù)相應(yīng)的準(zhǔn)平均電流或平均電流控制律而產(chǎn)生相應(yīng)的PWM控制信號來控制所述帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器(2)的功率開關(guān)，從而使帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器(2)的輸出電感電流為一恒定電流；所述帶自耦變壓器諧振復(fù)位的開關(guān)型降壓變換器(2)的輸出電感電流驅(qū)動輸出發(fā)光二極管(LED)負(fù)載(3)。
文檔編號H05B37/02GK102170732SQ201110109629
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月24日
發(fā)明者翁大豐 申請人:魏其萃