本發(fā)明涉及l(fā)ed驅(qū)動(dòng)電源領(lǐng)域，特別是涉及一種多路輸出均流的隔離型大功率led驅(qū)動(dòng)電源及其實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的快速發(fā)展以及人們對(duì)能源消耗和環(huán)境的重視，節(jié)能減排的觀念越來(lái)越深入人心。照明用電的需求量越來(lái)越大，成為節(jié)能減排的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。led作為新一代綠色照明電光源，以其壽命長(zhǎng)、光效高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)深受青睞，在路燈、隧道等大功率照明場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。led驅(qū)動(dòng)電源的性能優(yōu)劣直接影響led照明系統(tǒng)。

led的單體功率小，為了滿足大功率照明場(chǎng)合需求，需要同時(shí)點(diǎn)亮多顆燈珠。如果單獨(dú)采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，電路簡(jiǎn)單，但是輸出電壓會(huì)隨led個(gè)數(shù)的增多而增大并使電路的可靠性降低，因此，大功率led照明燈珠常常采用串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。而led伏安特性的不同可能引起不同支路的led電流存在差異，因此需要引入均流技術(shù)以保證led照明系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種多路輸出均流的隔離型大功率led驅(qū)動(dòng)電源及其實(shí)現(xiàn)方法，可實(shí)現(xiàn)任意2n路led燈個(gè)數(shù)相同或不同時(shí)各路led燈負(fù)載的均流輸出，具有電路簡(jiǎn)單、效率高和均流精度高等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種多路輸出均流的隔離型大功率led驅(qū)動(dòng)電源，包括半橋cll諧振網(wǎng)絡(luò)、均流網(wǎng)絡(luò)與led燈負(fù)載電路；所述led燈負(fù)載電路包括2n路led燈負(fù)載；所述半橋cll諧振網(wǎng)絡(luò)通過(guò)所述均流網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)所述2n路led燈負(fù)載的均流輸出；

所述均流網(wǎng)絡(luò)包括第一變壓器至第n變壓器、第一均流電容至第2n均流電容、第一二極管至第2n二極管；所述第一變壓器的初級(jí)繞組至第n變壓器的初級(jí)繞組依次串聯(lián)；

所述第一變壓器的次級(jí)繞組的一端與所述第一均流電容的一端相連，所述第一均流電容的另一端與所述第一二極管的陽(yáng)極、第二二極管的陰極相連，所述第一二極管的陰極與第一路led燈負(fù)載的正極相連，所述第一路led燈負(fù)載的負(fù)極與第2n均流電容的一端、第2n路led燈負(fù)載的正極相連；所述第2n均流電容的另一端與所述第一變壓器的次級(jí)繞組的另一端相連，所述第二二極管的陽(yáng)極與第二路led燈負(fù)載的負(fù)極相連，所述第二路led燈負(fù)載的正極與第三路led燈負(fù)載的負(fù)極相連；

所述第i變壓器的次級(jí)繞組的一端與第i均流電容的一端相連，所述第i均流電容的另一端與第2i-1二極管的陽(yáng)極、第2i二極管的陰極相連，所述第2i-1二極管的陰極與第2i-1路led燈負(fù)載的正極相連，所述第2i-1路led燈負(fù)載的正極與第2i-1均流電容的一端相連，所述第2i-1均流電容的另一端與所述第i變壓器的次級(jí)繞組的另一端相連，所述第2i二極管的陽(yáng)極與第2i路led燈負(fù)載的負(fù)極相連；

所述第n變壓器的次級(jí)繞組的一端與第n均流電容的一端相連，所述第n均流電容的另一端與第2n-1二極管的陽(yáng)極、第2n二極管的陰極相連，所述第2n-1二極管的陰極與第2n-1路led燈負(fù)載的正極相連，所述第2n-1路led燈負(fù)載的正極與第2n-1均流電容的一端相連，所述第2n-1均流電容的另一端與所述第n變壓器的次級(jí)繞組的另一端相連，所述第2n二極管的陽(yáng)極與第2n路led燈負(fù)載的負(fù)極相連；

所述第一變壓器至第n變壓器的次級(jí)繞組的另一端均接地；

其中，1≤i≤n-1，n為大于等于2的自然數(shù)。

進(jìn)一步地，所述均流網(wǎng)絡(luò)還包括第一電容至第2n電容；

所述第一電容的兩端并聯(lián)至所述第一路led燈負(fù)載的兩端，所述第二電容的兩端并聯(lián)至所述第二路led燈負(fù)載的兩端；

所述第2i-1電容的兩端并聯(lián)至所述第2i-1路led燈負(fù)載的兩端，所述第i電容的兩端并聯(lián)至所述第i路led燈負(fù)載的兩端；

所述第2n-1電容的兩端并聯(lián)至所述第2n-1路led燈負(fù)載的兩端，所述第n電容的兩端并聯(lián)至所述第n路led燈負(fù)載的兩端；

其中，1≤i≤n-1，其中，n為大于等于2的自然數(shù)。

進(jìn)一步地，所述半橋cll諧振網(wǎng)絡(luò)包括第一開(kāi)關(guān)管s1、第二開(kāi)關(guān)管s2、第一電容cr、第一電感l(wèi)r、第二電感l(wèi)s以及一電源；所述第一開(kāi)關(guān)管s1的漏極連接至所述電源的正極，所述第一開(kāi)關(guān)管s1的源極與所述第二開(kāi)關(guān)管s2的漏極、第一電容cr的一端相連，所述第二開(kāi)關(guān)管s2的源極與所述電源的負(fù)極、所述第一電感l(wèi)r的一端、所述第n變壓器的初級(jí)繞組的另一端相連；所述第一電容cr的另一端與所述第一電感l(wèi)r的另一端、所述第二電感l(wèi)s的一端連接，所述第二電感l(wèi)s的另一端與所述第一變壓器的初級(jí)繞組的一端相連。

進(jìn)一步地，所述第一開(kāi)關(guān)管s1與第二開(kāi)關(guān)管s2的漏極與柵極兩端均并聯(lián)有一二極管與一電容。

進(jìn)一步地，所述2n路led燈負(fù)載的每一路led燈負(fù)載均包括多個(gè)相互串聯(lián)led燈。

進(jìn)一步地，所述每一路led燈負(fù)載中的led燈個(gè)數(shù)相同或不同。

本發(fā)明還采用以下方法實(shí)現(xiàn)：一種多路輸出均流的隔離型大功率led驅(qū)動(dòng)電源的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

步驟s1：當(dāng)n為2時(shí)，所述第一變壓器的次級(jí)繞組的電壓為上正下負(fù)時(shí)，電流依次經(jīng)過(guò)第一均流電容、第一二極管、第一路led燈負(fù)載電路以及第四均流電容，流回至所述第一變壓器的次級(jí)繞組，電流io1給所述第一均流電容與第四均流電容充電；所述第二變壓器的次級(jí)繞組的電壓為上正下負(fù)時(shí)，電流依次經(jīng)過(guò)第二均流電容、第三二極管、第三路led燈負(fù)載電路以及第三均流電容，流回至所述第二變壓器的次級(jí)繞組，電流io2給所述第二均流電容與第三均流電容充電；

步驟s2：所述第一變壓器的次級(jí)繞組的電壓為上負(fù)下正時(shí)，電流依次經(jīng)過(guò)第三均流電容、第二路led燈負(fù)載電路以、第二二極管以及第一均流電容，流回至所述第一變壓器的次級(jí)繞組，電流i′o1給所述第一均流電容與第三均流電容放電；所述第二變壓器的次級(jí)繞組的電壓為上負(fù)下正時(shí)，電流依次經(jīng)過(guò)第四均流電容、第四路led燈負(fù)載電路、第四二極管以及第二均流電容，流回至所述第二變壓器的次級(jí)繞組，電流i′o2給所述第四均流電容與第二均流電容放電；

步驟s3：通過(guò)步驟s1與步驟s2中的均流電容在一個(gè)周期內(nèi)電容充放電平衡，使得與其連接的led燈負(fù)載電路中的電流相等，并且將兩個(gè)變壓器的初級(jí)繞組相互串聯(lián)使與不同變壓器的次級(jí)繞組相連的各路負(fù)載實(shí)現(xiàn)均流。

進(jìn)一步地，當(dāng)n為2，四路led燈負(fù)載的輸出電流平均值為：

其中，i11、i12、i21、i22分別第一路至第四路led燈負(fù)載的輸出電流平均值；io1為第一均流電容與第四均流電容的充電電流、io2為第二均流電容與第三均流電容的充電電流，i′o1為第一均流電容與第三均流電容的充電電流的放電電流、i′o2為第二均流電容與第四均流電容的放電電流；ts為一個(gè)充放電周期，ta～tb為電容充電時(shí)間，tb～tc為電容放電時(shí)間；

在穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)下，每個(gè)周期內(nèi)的電容充電電荷與其放電電荷相等，可得i11＝i12＝i21＝i22，從而實(shí)現(xiàn)四路led燈負(fù)載電路的均流。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明中的半橋cll諧振網(wǎng)絡(luò)中半橋cll諧振變換器的軟開(kāi)關(guān)、增益等特性與llc變換器類(lèi)似，但是其變壓器勵(lì)磁電感不參與諧振，可以靈活設(shè)計(jì)。半橋cll諧振變換器能夠克服llc諧振變換器采用變壓器原邊繞組串聯(lián)均流精度受勵(lì)磁電感影響的缺點(diǎn)。

2、本發(fā)明采用均流網(wǎng)絡(luò)接線方式：n個(gè)變壓器原邊串聯(lián)實(shí)現(xiàn)各模塊電流均衡，均流電容cb1、cb2...cbn實(shí)現(xiàn)各模塊中2路led均流，跨接于各模塊之間的均流電容cb(n+1)、……、cb(2n)進(jìn)一步提高了各個(gè)模塊的均流精度，進(jìn)而提高了各路led的均流精度。

3、本發(fā)明所提出的多路輸出均流驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)將變壓器原邊繞組串聯(lián)，并與變壓器副邊均流電容相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了四路或任意2n路相同或不同個(gè)數(shù)的led負(fù)載的均流輸出，具有電路簡(jiǎn)單、效率高和均流精度高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的多路輸出均流的隔離型大功率led驅(qū)動(dòng)電源結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的變壓器原邊串聯(lián)均流原理圖。

圖3是本發(fā)明的4路均流電路原理圖。

圖4是本發(fā)明的變壓器次級(jí)繞組的電流流通路徑圖一。

圖5是本發(fā)明的變壓器次級(jí)繞組的電流流通路徑圖二。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

本實(shí)施例提供一種多路輸出均流的隔離型大功率led驅(qū)動(dòng)電源，如圖1所示，包括半橋cll諧振網(wǎng)絡(luò)、均流網(wǎng)絡(luò)與led燈負(fù)載電路；所述led燈負(fù)載電路包括2n路led燈負(fù)載；所述半橋cll諧振網(wǎng)絡(luò)通過(guò)所述均流網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)所述2n路led燈負(fù)載的均流輸出；

所述均流網(wǎng)絡(luò)包括第一變壓器至第n變壓器、第一均流電容至第2n均流電容、第一二極管至第2n二極管；所述第一變壓器的初級(jí)繞組至第n變壓器的初級(jí)繞組依次串聯(lián)；

所述第一變壓器的次級(jí)繞組的一端與所述第一均流電容的一端相連，所述第一均流電容的另一端與所述第一二極管的陽(yáng)極、第二二極管的陰極相連，所述第一二極管的陰極與第一路led燈負(fù)載的正極相連，所述第一路led燈負(fù)載的負(fù)極與第2n均流電容的一端、第2n路led燈負(fù)載的正極相連；所述第2n均流電容的另一端與所述第一變壓器的次級(jí)繞組的另一端相連，所述第二二極管的陽(yáng)極與第二路led燈負(fù)載的負(fù)極相連，所述第二路led燈負(fù)載的正極與第三路led燈負(fù)載的負(fù)極相連；

所述第i變壓器的次級(jí)繞組的一端與第i均流電容的一端相連，所述第i均流電容的另一端與第2i-1二極管的陽(yáng)極、第2i二極管的陰極相連，所述第2i-1二極管的陰極與第2i-1路led燈負(fù)載的正極相連，所述第2i-1路led燈負(fù)載的正極與第2i-1均流電容的一端相連，所述第2i-1均流電容的另一端與所述第i變壓器的次級(jí)繞組的另一端相連，所述第2i二極管的陽(yáng)極與第2i路led燈負(fù)載的負(fù)極相連；

所述第n變壓器的次級(jí)繞組的一端與第n均流電容的一端相連，所述第n均流電容的另一端與第2n-1二極管的陽(yáng)極、第2n二極管的陰極相連，所述第2n-1二極管的陰極與第2n-1路led燈負(fù)載的正極相連，所述第2n-1路led燈負(fù)載的正極與第2n-1均流電容的一端相連，所述第2n-1均流電容的另一端與所述第n變壓器的次級(jí)繞組的另一端相連，所述第2n二極管的陽(yáng)極與第2n路led燈負(fù)載的負(fù)極相連；

所述第一變壓器至第n變壓器的次級(jí)繞組的另一端均接地；

其中，1≤i≤n-1，n為大于等于2的自然數(shù)。

在本實(shí)施例中，所述均流網(wǎng)絡(luò)還包括第一電容至第2n電容；

所述第一電容的兩端并聯(lián)至所述第一路led燈負(fù)載的兩端，所述第二電容的兩端并聯(lián)至所述第二路led燈負(fù)載的兩端；

所述第2i-1電容的兩端并聯(lián)至所述第2i-1路led燈負(fù)載的兩端，所述第i電容的兩端并聯(lián)至所述第i路led燈負(fù)載的兩端；

所述第2n-1電容的兩端并聯(lián)至所述第2n-1路led燈負(fù)載的兩端，所述第n電容的兩端并聯(lián)至所述第n路led燈負(fù)載的兩端；

其中，1≤i≤n-1，其中，n為大于等于2的自然數(shù)。

在本實(shí)施例中，所述半橋cll諧振網(wǎng)絡(luò)包括第一開(kāi)關(guān)管s1、第二開(kāi)關(guān)管s2、第一電容cr、第一電感l(wèi)r、第二電感l(wèi)s以及一電源；所述第一開(kāi)關(guān)管s1的漏極連接至所述電源的正極，所述第一開(kāi)關(guān)管s1的源極與所述第二開(kāi)關(guān)管s2的漏極、第一電容cr的一端相連，所述第二開(kāi)關(guān)管s2的源極與所述電源的負(fù)極、所述第一電感l(wèi)r的一端、所述第n變壓器的初級(jí)繞組的另一端相連；所述第一電容cr的另一端與所述第一電感l(wèi)r的另一端、所述第二電感l(wèi)s的一端連接，所述第二電感l(wèi)s的另一端與所述第一變壓器的初級(jí)繞組的一端相連。

在本實(shí)施例中，所述第一開(kāi)關(guān)管s1與第二開(kāi)關(guān)管s2的漏極與柵極兩端均并聯(lián)有一二極管與一電容。

在本實(shí)施例中，所述2n路led燈負(fù)載的每一路led燈負(fù)載均包括多個(gè)相互串聯(lián)led燈。

在本實(shí)施例中，所述每一路led燈負(fù)載中的led燈個(gè)數(shù)相同或不同。

在本實(shí)施例中，該均流led驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)思想是：利用均流電容在一個(gè)周期內(nèi)電容充放電平衡，使得與其連接的兩路led負(fù)載電流相等，并且通過(guò)變壓器原邊串聯(lián)使與不同變壓器副邊繞組相連的各路負(fù)載實(shí)現(xiàn)均流。采用變壓器原邊串聯(lián)均流和電容充放電電荷平衡均流相結(jié)合的均流方法克服了單獨(dú)采用電容均流擴(kuò)展困難的缺點(diǎn)，又可提高各路led的均流精度。

均流原理分析如下：基于cll諧振變換器的多路輸出均流電路中，n個(gè)變壓器原邊繞組串聯(lián)，將n個(gè)變壓器分別等效為一勵(lì)磁電感和理想變壓器的并聯(lián)，如圖2所示。假設(shè)變壓器勵(lì)磁電感足夠大，由于n個(gè)變壓器的原邊繞組串聯(lián)，原邊電流相等，忽略勵(lì)磁電感的影響，則副邊電流也相等，因此可以實(shí)現(xiàn)副邊電流均衡。實(shí)際應(yīng)用中由于不能忽略勵(lì)磁電感的影響，當(dāng)led負(fù)載不平衡時(shí)，勵(lì)磁電流存在差異，將導(dǎo)致變壓器副邊電流不均衡，造成均流誤差。因此，應(yīng)盡可能增大變壓器的勵(lì)磁電感以減小勵(lì)磁電流對(duì)均流效果的影響。半橋cll諧振變換器由于勵(lì)磁電感不參與諧振，可以設(shè)計(jì)得很大以減小均流誤差，因此非常適合于采用變壓器原邊串聯(lián)的均流方式。

為了進(jìn)一步提高多路輸出均流電路的均流效果，研究了一種變壓器原邊串聯(lián)均流與電容充放電電荷平衡均流相結(jié)合的混合均流方案，以4路led為例，其均流led驅(qū)動(dòng)電源的電路如圖3所示，半橋cll諧振變換器工作時(shí)，在變壓器副邊繞組產(chǎn)生正負(fù)交錯(cuò)的高頻交流信號(hào)，圖4和圖5所示為變壓器副邊繞組的電流流通路徑圖，該均流電路的實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟：

步驟s1：所述第一變壓器的次級(jí)繞組的電壓為上正下負(fù)時(shí)，電流的流通途徑如圖4所示，電流依次經(jīng)過(guò)第一均流電容、第一二極管、第一路led燈負(fù)載電路以及第四均流電容，流回至所述第一變壓器的次級(jí)繞組，電流io1給所述第一均流電容與第四均流電容充電；所述第二變壓器的次級(jí)繞組的電壓為上正下負(fù)時(shí)，電流依次經(jīng)過(guò)第二均流電容、第三二極管、第三路led燈負(fù)載電路以及第三均流電容，流回至所述第二變壓器的次級(jí)繞組，電流io2給所述第二均流電容與第三均流電容充電；

步驟s2：所述第一變壓器的次級(jí)繞組的電壓為上負(fù)下正時(shí)，電流的流通途徑如圖5所示，電流依次經(jīng)過(guò)第三均流電容、第二路led燈負(fù)載電路以、第二二極管以及第一均流電容，流回至所述第一變壓器的次級(jí)繞組，電流i′o1給所述第一均流電容與第三均流電容放電；所述第二變壓器的次級(jí)繞組的電壓為上負(fù)下正時(shí)，電流依次經(jīng)過(guò)第四均流電容、第四路led燈負(fù)載電路、第四二極管以及第二均流電容，流回至所述第二變壓器的次級(jí)繞組，電流i′o2給所述第四均流電容與第二均流電容放電；

步驟s3：通過(guò)步驟s1與步驟s2中的均流電容在一個(gè)周期內(nèi)電容充放電平衡，使得與其連接的led燈負(fù)載電路中的電流相等，并且將兩個(gè)變壓器的初級(jí)繞組相互串聯(lián)使與不同變壓器的次級(jí)繞組相連的各路負(fù)載實(shí)現(xiàn)均流。

其中，四路led燈負(fù)載的輸出電流平均值為：

其中，i11、i12、i21、i22分別第一路至第四路led燈負(fù)載的輸出電流平均值；io1為第一均流電容與第四均流電容的充電電流、io2為第二均流電容與第三均流電容的充電電流，i′o1為第一均流電容與第三均流電容的充電電流的放電電流、i′o2為第二均流電容與第四均流電容的放電電流；ts為一個(gè)充放電周期，ta～tb為電容充電時(shí)間，tb～tc為電容放電時(shí)間；

在穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)下，每個(gè)周期內(nèi)的電容充電電荷與其放電電荷相等，可得i11＝i12＝i21＝i22，從而實(shí)現(xiàn)四路led燈負(fù)載電路的均流。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。