專利名稱：多路led均流驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種LED驅(qū)動(dòng)電路。具體地說(shuō)是利用電容充放電平衡原理和電流互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)偶數(shù)路LED負(fù)載電流均衡的驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
LED需要恒流驅(qū)動(dòng)，一些大功率照明的應(yīng)用場(chǎng)合，LED通常需要串聯(lián)或并聯(lián)使用。 LED并聯(lián)使用時(shí)每路都需要恒流控制，增加了電路成本。因此，對(duì)LED而言，直接串聯(lián)的方式最簡(jiǎn)單，但如果LED串聯(lián)個(gè)數(shù)過(guò)多，一方面驅(qū)動(dòng)器輸出電壓較高，增加了線路元器件成本， 另一方面如果其中一個(gè)LED失效會(huì)導(dǎo)致整串LED燈失效，因此從系統(tǒng)角度來(lái)看可靠性不高。圖1中利用電容的電荷平衡原理，可以實(shí)現(xiàn)兩路LED燈串的電流均衡，從而可以將 LED串聯(lián)數(shù)量減少一半，從而降低了電壓應(yīng)力。這種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，LED均流效果好，但是如果要增加LED燈串個(gè)數(shù)，需外加耦合電感來(lái)保證均流效果，從而增加了電路復(fù)雜性和電路成本。另一種技術(shù)是采用多個(gè)高頻變壓器原邊串聯(lián)，副邊經(jīng)整流后帶LED負(fù)載，利用理想變壓器原副邊電流與變壓器匝比成反比的原理，在保證多個(gè)變壓器匝比相同的條件下， 實(shí)現(xiàn)副邊的LED電流均流，如圖2所示。該技術(shù)雖然原理上可行，但是在實(shí)際應(yīng)用中存在一些缺點(diǎn)，影響到其實(shí)際應(yīng)用，如(1)變壓器勵(lì)磁電感的離散性會(huì)使多路輸出電流的均流度受到影響。(2)當(dāng)某一路負(fù)載短路時(shí)，由于僅電容濾波，因此該路對(duì)應(yīng)的變壓器相當(dāng)于短路， 導(dǎo)致原邊串聯(lián)的總的勵(lì)磁電感量發(fā)生變化，從而影響變流器的穩(wěn)態(tài)增益，增加了控制難度， 因此會(huì)嚴(yán)重降低了變流器的可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于電容充放電平衡原理和電流互感器(CT)實(shí)現(xiàn)的偶數(shù)路LED均流電路，該電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低和均流性能好等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案為本實(shí)用新型包括高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路、電感Lr、電容Cr、正向整流電路、逆向整流電路和2N個(gè)電流互感器模塊，其中N為自然數(shù)。高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的輸入端接外部的直流輸入電源的正端，高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的負(fù)輸入端接外部的直流輸入電源的負(fù)端，高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的一輸出端接電感Lr的一端，電感Lr的另一端接電容Cr的一端，電容Cr的另一端分別接正向整流電路的正輸入端和逆向整流電路的負(fù)輸入端；高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的另一輸出端接正向整流電路的負(fù)輸入端和逆向整流電路的正輸入端。正向整流電路的正輸出端接第一電流互感器原邊繞組的同名端，第一電流互感器至第N電流互感器的原邊繞組依次串接，第N電流互感器原邊繞組的異名端接正向整流電路的負(fù)輸出端；逆向整流電路的負(fù)輸出端接第N+1電流互感器原邊繞組的異名端，第N+1電流互感器至第2N電流互感器的原邊繞組依次串接，第2N電流互感器的原邊繞組的同名端接逆向整流電路的正輸出端；電流互感器驅(qū)動(dòng)模塊中，電流互感器的副邊繞組的同名端接輸出二極管的陽(yáng)極， 輸出二極管的陰極接輸出電容的正端，副邊繞組的異名端接輸出電容的負(fù)端，LED燈串與輸出電容并聯(lián)。其中正向整流電路和逆向整流電路中電流只能單向流動(dòng)，從正輸出端流出，負(fù)輸出端流入，正向整流電路和逆向整流電路的結(jié)構(gòu)形式可以為半波整流電路、全波整流電路和倍流整流電路。其中高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路是若干種隔離型或非隔離型開關(guān)拓?fù)渲唬脕?lái)產(chǎn)生高頻的交流脈沖電壓信號(hào)。本實(shí)用新型中電路可以工作在諧振模式，也可以工作在常規(guī)的PWM模式。具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型的核心思想是首先構(gòu)造出高頻交變的電壓脈沖信號(hào)源，然后經(jīng)LC電路轉(zhuǎn)換成電流源，利用電容充放電平衡原理來(lái)保證兩條支路的電流均衡，然后利用電流互感器感應(yīng)出電流來(lái)驅(qū)動(dòng)LED負(fù)載，只要電流互感器的匝數(shù)比相同，即可實(shí)現(xiàn)所有 LED燈串電流均衡。本實(shí)用新型的有益效果在于(1)電流互感器原邊繞組串入主電路，將感應(yīng)的原邊電流傳遞給副邊，原邊繞組基本不承受電壓，電流互感器激磁電感對(duì)均流效果沒有影響；(2)電流互感器原邊感應(yīng)電流時(shí)，副邊輸出二極管導(dǎo)通，電流互感器激磁電感已經(jīng)相當(dāng)于被副邊輸出電容短路，因此出現(xiàn)負(fù)載短路情況時(shí)也不會(huì)對(duì)電路性能造成任何影響；(3)均流效果受負(fù)載電壓偏差影響較?。?4)利用電容充放電平衡使得兩條并聯(lián)的支路電流均衡，使得在相同輸出電壓下均流的LED數(shù)量可增加一倍；(5)電流互感器模塊可以標(biāo)準(zhǔn)化，容易實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。


[0022]圖1利用電容的電荷平衡原理實(shí)現(xiàn)的LED負(fù)載均流電路；[0023]圖2利用多個(gè)高頻變壓器串聯(lián)實(shí)現(xiàn)副邊均流的電路；[0024]圖3本實(shí)用新型電路示意圖；[0025]圖4本實(shí)用新型實(shí)施例中高頻交流脈沖電壓產(chǎn)生電路的具體可選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[0026]圖5本實(shí)用新型第--具體實(shí)施例電路圖；[0027]圖6本實(shí)用新型第二二具體實(shí)施例電路圖；[0028]圖7本實(shí)用新型第三三具體實(shí)施例電路圖；[0029]圖8本實(shí)用新型第三三具體實(shí)施例的進(jìn)一步簡(jiǎn)化圖；[0030]圖9本實(shí)用新型電路利用電容實(shí)現(xiàn)電氣隔離結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例以及附圖對(duì)本實(shí)用新型內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖3所示，本實(shí)用新型包括一個(gè)高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路、電感Lr、電容Cr、正向整流電路、逆向整流電路和2N個(gè)電流互感器驅(qū)動(dòng)模塊。高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的正輸入端接外部的直流輸入電源的正端，高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的負(fù)輸入端接外部的直流輸入電源的負(fù)端，高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的一個(gè)輸出端接電感Lr的一端，電感Lr的另一端接電容Cr的一端，電容Cr的另一端接正向整流電路的正輸入端和逆向整流電路的負(fù)輸入端；高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的另一個(gè)輸出端接正向整流電路的負(fù)輸入端和逆向整流電路的正輸入端。正向整流電路的正輸出端接電流互感器1原邊繞組的同名端，電流互感器1至電流互感器N的原邊繞組皆首尾依次串接(即上一個(gè)電流互感器原邊繞組的異名端接下一個(gè)電流互感器原邊繞組的同名端)，電流互感器N原邊繞組的異名端接正向整流電路的負(fù)輸出端。逆向整流電路的負(fù)輸出端接電流互感器N+1原邊繞組的異名端，電流互感器N+1 至電流互感器2N的原邊繞組皆首尾依次串接，電流互感器2N的原邊繞組的同名端接逆向整流電路的正輸出端；電流互感器驅(qū)動(dòng)模塊中，電流互感器的副邊繞組的同名端接輸出二極管的陽(yáng)極，輸出二極管的陰極接輸出電容的正端，副邊繞組的異名端接輸出電容的負(fù)端， LED燈串與輸出電容并聯(lián)。其中，正向整流電路和逆向整流電路中電流只能單向流動(dòng)，從正輸出端流出，負(fù)輸出端流入。其中，高頻交流電壓源產(chǎn)生電路是隔離型或非隔離型開關(guān)拓?fù)?，如圖4所示的10 種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中任意一種。圖5為本實(shí)用新型的第一具體實(shí)施例，包括一個(gè)高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路、電感Lr、電容Cr、二極管Dl、二極管D2和2N個(gè)電流互感器驅(qū)動(dòng)模塊。二極管Dl、二極管D2 分別構(gòu)成了正向整流電路和逆向整流電路，屬于半波整流電路；高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的一個(gè)輸出端接電感Lr的一端，電感Lr的另一端接電容Cr的一端，電容Cr的另一端接二極管Dl的陽(yáng)極和二極管D2的陰極，二極管Dl的陰極接電流互感器1原邊繞組的同名端，電流互感器1至電流互感器N的原邊繞組皆首尾依次串接，電流互感器N原邊繞組的異名端接高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的另一個(gè)輸出端，二極管D2的陽(yáng)極接電流互感器N+1原邊繞組的異名端，電流互感器N+1至電流互感器2N的原邊繞組皆首尾依次串接，電流互感器2N原邊繞組的同名端接高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的另一個(gè)輸出端；電流互感器驅(qū)動(dòng)模塊中，電流互感器的副邊繞組的同名端接輸出二極管的陽(yáng)極，輸出二極管的陰極接輸出電容的正端，副邊繞組的異名端接輸出電容的負(fù)端，LED燈串與輸出電容并聯(lián)；圖5中高頻交流電壓源產(chǎn)生電路是隔離型或非隔離型開關(guān)拓?fù)?，如圖4所示的10種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中任意一種；進(jìn)一步，二極管D1、二極管D2可用同步整流MOSFET替代掉以降低損耗。圖6所示為本實(shí)用新型電路的第二具體實(shí)施例，包括一個(gè)高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路、電感Lr、電容Cr、二極管Dl、二極管D2、二極管D3、二極管D4和2N個(gè)電流互感器驅(qū)動(dòng)模塊，其中二極管Dl和二極管D2構(gòu)成了正向整流電路，二極管D3和二極管D4構(gòu)成逆向整流電路，屬于全波整流電路；高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的一個(gè)輸出端接電感Lr的一端， 電感Lr的另一端接電容Cr的一端，電容Cr的另一端接二極管Dl的陽(yáng)極和二極管D3的陰極，二極管Dl的陰極接電流互感器1原邊繞組的同名端，電流互感器1至電流互感器N的原邊繞組皆首尾依次串接，電流互感器N的原邊繞組的異名端接二極管D2的陽(yáng)極和二極管D3的陽(yáng)極，二極管D2的陰極和二極管D4的陽(yáng)極接高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的另一個(gè)輸出端，二極管D3的陽(yáng)極還接電流互感器N+1原邊繞組的異名端，電流互感器N+1至電流互感器2N的原邊繞組皆首尾依次串接，電流互感器2N的原邊繞組的同名端接二極管D4的陰極；電流互感器驅(qū)動(dòng)模塊中，電流互感器的副邊繞組的同名端接輸出二極管的陽(yáng)極，輸出二極管的陰極接輸出電容的正端，副邊繞組的異名端接輸出電容的負(fù)端，LED燈串與輸出電容并聯(lián)；圖6中高頻交流電壓源產(chǎn)生電路是隔離型或非隔離型開關(guān)拓?fù)洌鐖D4所示的10種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中任意一種；進(jìn)一步，二極管Dl D4可用同步整流MOSFET替代掉以降低損耗。圖7所示為本實(shí)用新型的第三具體實(shí)施例；包括一個(gè)高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路、電感Lr、電容Cr、二極管Da、二極管Db、電感La、電感Lb和2N個(gè)電流互感器驅(qū)動(dòng)模塊， 其中二極管Da和電感La構(gòu)成了正向整流電路，二極管Db和電感Lb構(gòu)成逆向整流電路，屬于倍流整流電路；高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的一個(gè)輸出端接電感Lr的一端，電感Lr的另一端接電容Cr的一端，電容Cr的另一端接電感La的一端和二極管Db的陰極，電感La的另一端接電流互感器1原邊繞組的同名端，電流互感器1至電流互感器N的原邊繞組皆首尾依次串接，電流互感器N的原邊繞組的異名端接二極管Da的陽(yáng)極和二極管Db的陽(yáng)極，二極管Da的陰極和電感Lb的一端接高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的另一個(gè)輸出端，二極管Db 的陽(yáng)極還接電流互感器N+1原邊繞組的異名端，電流互感器N+1至電流互感器2N的原邊繞組皆首尾依次串接，電流互感器2N的原邊繞組的同名端接電感Lb的另一端；電流互感器驅(qū)動(dòng)模塊中，電流互感器的副邊繞組的同名端接輸出二極管的陽(yáng)極，輸出二極管的陰極接輸出電容的正端，副邊繞組的異名端接輸出電容的負(fù)端，LED燈串與輸出電容并聯(lián)；圖7中高頻交流電壓源產(chǎn)生電路是隔離型或非隔離型開關(guān)拓?fù)?，如圖4所示的10種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中任意一種。進(jìn)一步，二極管Da和Db可用同步整流MOSFET替代掉以降低損耗。進(jìn)一步，圖7所示第三具體實(shí)施例中，電感Lr可以去掉，如圖8所示。進(jìn)一步，圖3所示本實(shí)用新型電路中高頻交流電壓源產(chǎn)生電路選用圖4 (a) 圖 4 (d)四種拓?fù)渲粫r(shí)，為了降低電流互感器的耐壓要求，圖3所示實(shí)用新型電路可以將電容Cr拆分成電容Crl和電容Cr2，如圖9所示，利用電容來(lái)實(shí)現(xiàn)符合安全規(guī)范的電氣隔離要求；相應(yīng)的，圖5 圖8所示具體實(shí)施例中的電容Cr可拆分成電容Crl和電容Cr2利用電容來(lái)實(shí)現(xiàn)符合安全規(guī)范的電氣隔離要求。
權(quán)利要求1.多路LED均流驅(qū)動(dòng)電路，包括高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路、電感Lr、電容Cr、正向整流電路、逆向整流電路和2N個(gè)電流互感器模塊，其特征在于高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的正輸入端接外部的直流輸入電源的正端，高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的負(fù)輸入端接外部的直流輸入電源的負(fù)端，高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的正輸出端接電感Lr的一端，電感Lr的另一端接電容Cr的一端，電容Cr的另一端分別接正向整流電路的正輸入端和逆向整流電路的負(fù)輸入端；高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的負(fù)輸出端分別接正向整流電路的負(fù)輸入端和逆向整流電路的正輸入端；正向整流電路的正輸出端接第一電流互感器原邊繞組的同名端，第一電流互感器至第 N電流互感器的原邊繞組依次串接，第N電流互感器原邊繞組的異名端接正向整流電路的負(fù)輸出端；逆向整流電路的負(fù)輸出端接第N+1電流互感器原邊繞組的異名端，第N+1電流互感器至第2N電流互感器的原邊繞組依次串接，第2N電流互感器的原邊繞組的同名端接逆向整流電路的正輸出端；電流互感器驅(qū)動(dòng)模塊中，電流互感器的副邊繞組的同名端接輸出二極管的陽(yáng)極，輸出二極管的陰極接輸出電容的正端，副邊繞組的異名端接輸出電容的負(fù)端，LED燈串與輸出電容并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路LED均流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的正向整流電路， 其電流只能單向流動(dòng)，從正輸出端流出，負(fù)輸出端流入，正向整流電路結(jié)構(gòu)形式為半波整流電路、全波整流電路或倍流整流電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路LED均流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的逆向整流電路， 其電流只能單向流動(dòng)，從正輸出端流出，負(fù)輸出端流入，逆向整流電路結(jié)構(gòu)形式為半波整流電路、全波整流電路或倍流整流電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路LED均流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路為隔離型或非隔離型開關(guān)拓?fù)?，用?lái)產(chǎn)生高頻的交流脈沖電壓信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多路LED均流驅(qū)動(dòng)電路?，F(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)電路較為復(fù)雜且成本高。本實(shí)用新型中的高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的正輸入端接外部的直流輸入電源的正端，高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的負(fù)輸入端接外部的直流輸入電源的負(fù)端，高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的一個(gè)輸出端接電感Lr的一端，電感Lr的另一端接電容Cr的一端，電容Cr的另一端分別接正向整流電路的正輸入端和逆向整流電路的負(fù)輸入端；高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的另一個(gè)輸出端接正向整流電路的負(fù)輸入端和逆向整流電路的正輸入端。本實(shí)用新型利用電容充放電平衡使得兩條并聯(lián)的支路電流均衡，使得在相同輸出電壓下均流的LED數(shù)量可增加一倍。
文檔編號(hào)H05B37/02GK201957301SQ20112000680
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者呂強(qiáng), 王加蓮, 謝小高 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)