專利名稱：一種多路led均流驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于開(kāi)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
本發(fā)明針對(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)。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案為
本發(fā)明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(kāi)關(guān)拓?fù)渲?，用?lái) 產(chǎn)生高頻的交流脈沖電壓信號(hào)。本發(fā)明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)，本發(fā)明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。本發(fā)明的有益效果在于
(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(méi)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?。?br> (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。


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； 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；
圖3:本發(fā)明電路示意圖4 本發(fā)明實(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)； 圖5 本發(fā)明第一具體實(shí)施例電路圖； 圖6 本發(fā)明第二具體實(shí)施例電路圖； 圖7 本發(fā)明第三具體實(shí)施例電路圖； 圖8 本發(fā)明第三具體實(shí)施例的進(jìn)一步簡(jiǎn)化圖； 圖9 本發(fā)明電路利用電容實(shí)現(xiàn)電氣隔離結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例以及附圖對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖3所示，本發(fā)明包括一個(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(kāi)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為本發(fā)明的第一具體實(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D1、二極管D2和2N個(gè)電流互感器驅(qū)動(dòng)模塊。二極管D1、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的原邊繞組皆首位首尾相連，電流互感器2N 原邊繞組的同名端接接高頻交流電壓脈沖產(chǎn)生電路的負(fù)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(kāi)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所示為本發(fā)明電路的第二具體實(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 原邊繞組皆首尾相連，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(kāi)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Dl D4可用同步整流MOSFET替代掉以降低損耗。圖7所示為本發(fā)明的第三具體實(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(kāi)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所示本發(fā)明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所示發(fā)明電路可以將電容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。無(wú)論上文說(shuō)明如何詳細(xì)，領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背其精神的前提下可以有許多 方式實(shí)施本發(fā)明，說(shuō)明書(shū)中所述的只是本發(fā)明的若干具體實(shí)施例子。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí) 質(zhì)所做的等效變換或修飾，例如將串聯(lián)支路中的元件位置互換、同等類型元件拆分為多個(gè) 元件等，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明實(shí)施例的上述詳細(xì)說(shuō)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(shuō)明本發(fā)明的特定實(shí)施 例和實(shí)例的同時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)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(yīng)用到LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，還可以應(yīng)用到其它 系統(tǒng)中。可將上述各種實(shí)施例的元件和作用相結(jié)合以提供更多的實(shí)施例?？梢愿鶕?jù)上述詳 細(xì)說(shuō)明對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改，在上述說(shuō)明描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例并且描述了預(yù)期最佳模 式的同時(shí)，無(wú)論在上文中出現(xiàn)了如何詳細(xì)的說(shuō)明，也可以許多方式實(shí)施本發(fā)明。上述電路結(jié) 構(gòu)及其控制方式的細(xì)節(jié)在其執(zhí)行細(xì)節(jié)中可以進(jìn)行相當(dāng)多的變化，然而其仍然包含在這里所 公開(kāi)的本發(fā)明中。
如上述一樣應(yīng)當(dāng)注意，在說(shuō)明本發(fā)明的某些特征或者方案時(shí)所使用的特殊術(shù)語(yǔ)不 應(yīng)當(dāng)用于表示在這里重新定義該術(shù)語(yǔ)以限制與該術(shù)語(yǔ)相關(guān)的本發(fā)明的某些特定特點(diǎn)、特征 或者方案。總之，不應(yīng)當(dāng)將在隨附的權(quán)利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)解釋為將本發(fā)明限定在說(shuō)明 書(shū)中公開(kāi)的特定實(shí)施例，除非上述詳細(xì)說(shuō)明部分明確地限定了這些術(shù)語(yǔ)。因此，本發(fā)明的實(shí) 際范圍不僅包括所公開(kāi)的實(shí)施例，還包括在權(quán)利要求書(shū)之下實(shí)施或者執(zhí)行本發(fā)明的所有等 效方案。
權(quán)利要求
1.一種多路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；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首尾依次串接，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首尾依次串接，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所述的一種多路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所述的一種多路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所述的一種多路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(kāi)關(guān)拓?fù)?，用?lái)產(chǎn)生高頻的交流脈沖電壓信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多路LED均流驅(qū)動(dòng)電路。現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)電路較為復(fù)雜且成本高。本發(fā)明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。本發(fā)明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)H05B37/02GK102065615SQ20111000469
公開(kāi)日2011年5月18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)