專利名稱：感應(yīng)式無線能量傳輸?shù)膌ed驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種LED驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
LED驅(qū)動器屬于高頻電子產(chǎn)品，具有高功率密度和高集成度，采用的各種電子元器件在工作時均會產(chǎn)生損耗，如開關(guān)器件的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗及磁性元器件高頻工作時的鐵損和銅損等，這些損耗均以熱能形式散出。目前生產(chǎn)的LED照明燈具往往將光源和驅(qū)動器集成在一起，實現(xiàn)即插即用，在密閉封裝、空間狹小的LED燈具里，缺乏輻射和對流等有效散熱條件，LED光源和驅(qū)動器的熱效應(yīng)相互影響，造成LED老化加快，其效率變低、壽命縮短、光色漂移。此外，隨著環(huán)境溫度增高，驅(qū)動器中的各種電子材料極易氧化，壽命縮短，驅(qū)動器一旦出現(xiàn)損壞，則無法給LED光源提供驅(qū)動電流，LED燈熄火，影響了 LED照明系統(tǒng)的可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種感應(yīng)式無線能量傳輸?shù)腖ED驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路解決了驅(qū)動電路與LED光源熱量相互影響的問題，提高了 LED照明系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也大大增大了 LED的使用壽命和發(fā)光效率。為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種感應(yīng)式無線能量傳輸?shù)腖ED驅(qū)動電路，包括功率因數(shù)校正電路、逆變電路、松耦合變壓器、原邊諧振電容、副邊諧振電容和整流電路；功率因數(shù)校正電路的輸入端連接交流電源；功率因數(shù)校正電路的直流輸出端連接逆變電路的直流輸入端；逆變電路的交流輸出端連接松耦合變壓器原邊的兩輸入端，其中所述原邊諧振電容連接在松耦合變壓器原邊的任一端與逆變電路的輸出端之間；松耦合變壓器副邊的兩輸出端連接所述整流電路的交流輸入端，其中所述副邊諧振電容連接在松耦合變壓器副邊的任一端與整流電路的交流輸入端之間；整流電路的輸出端即為本LED驅(qū)動電路的輸出端。本技術(shù)方案采用松耦合變壓器實現(xiàn)無線能量傳輸?shù)腖ED驅(qū)動電路，避免驅(qū)動電路散熱和LED光源散熱的交互影響，諧振電路減小了開關(guān)器件電壓和電流應(yīng)力，該驅(qū)動電路提高了 LED光源的發(fā)光效率、發(fā)光質(zhì)量和壽命，并保證了 LED驅(qū)動器的高效率和可靠性。所述功率因數(shù)校正電路包括輸入濾波電容，輸入濾波電感，以及四個整流二極管構(gòu)成的整流橋；輸入濾波電感連接在整流橋的交流輸入端與交流電源的相線之間；整流橋的直流輸出端連接逆變電路的直流輸入端；輸入濾波電容一端連接在交流電源的零線上，另一端連接整流橋與輸入濾波電感連接端。所述逆變電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，控制不同開關(guān)管的通斷從而實現(xiàn)將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電；第一開關(guān)管的直流輸出端與第三開關(guān)管直流輸入端相連；第二開關(guān)管的直流輸出端與第四開關(guān)管直流輸入端相連；第一開關(guān)管的直流輸入端與第二開關(guān)管的直流輸入端相連；第三開關(guān)管的直流輸出端與第四開
3關(guān)管的直流輸出端相連；第一開關(guān)管的直流輸入端連接功率因數(shù)校正電路直流輸出端的正極；第三開關(guān)管的直流輸出端連接功率因數(shù)校正電路直流輸出端的負極；第一開關(guān)管的直流輸出端與第二開關(guān)管的直流輸出端作為逆變電路的兩個交流輸出端。 所述的整流電路包括由四個整流二極管構(gòu)成的整流橋和一個輸出濾波電容；整流橋的直流輸出端的“ + 兩端即為LED驅(qū)動電路的輸出端；輸出濾波電容并聯(lián)于整流橋的直流輸出端的“ + 兩端。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用松耦合變壓器實現(xiàn)無線能量傳輸?shù)腖ED驅(qū)動電路，從空間上避免LED驅(qū)動電路散熱與LED光源散熱的交互影響，提高了 LED光源的發(fā)光效率、發(fā)光質(zhì)量和壽命，有利于LED散熱器和燈具的優(yōu)化設(shè)計，并保證了 LED驅(qū)動電路的高可靠性。通過增加諧振補償網(wǎng)絡(luò)(即以原、副邊諧振電容為核心的電路)，減小了變壓器漏感造成的器件應(yīng)力和損耗，保證LED驅(qū)動電路的高效率。

圖I是本實用新型的電路原理框圖。圖2是本實用新型具體實施例電路原理圖。圖3是本實用新型具體實施例中松耦合變壓器的等效電路模型示意圖。圖4是本實用新型具體實施例的工作波形圖。圖中，I是功率因數(shù)校正電路；3是逆變電路；8是整流電路^是松耦合變壓器；Va。是交流供電電壓；Lf是輸入濾波電感；Cf是輸入濾波電容^ Q4是依次為第一開關(guān)管，第二開關(guān)管，第三開關(guān)管，第四開關(guān)管；CP是原邊諧振電容；CS是副邊諧振電容；Di D4是四個整流二極管！Cci是輸出濾波電容；vE是逆變橋輸入電壓，vAB是A與B兩點間電壓，iP、is分別是變壓器原、副邊電流，Vp、Vs*別是變壓器原、副邊電壓，VcP、V 分別是變壓器原、副邊諧振電容電壓，是C與D兩點間電壓。Q1與Q3構(gòu)成第一逆變橋臂；Q2、與Q4構(gòu)成第二逆變橋臂Λ是LED負載電壓。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例作進一步的描述。如圖2所示,一種感應(yīng)式無線能量傳輸?shù)腖ED驅(qū)動電路,包括功率因數(shù)校正電路I、逆變電路3、松耦合變壓器Τ、原邊諧振電容CP、副邊諧振電容Cs和整流電路8 ;功率因數(shù)校正電路I的輸入端連接交流電源；功率因數(shù)校正電路I的直流輸出端連接逆變電路3的直流輸入端；逆變電路3的交流輸出端連接松耦合變壓器T原邊的兩輸入端，其中所述原邊諧振電容Cp連接在松耦合變壓器T原邊的任一端與逆變電路3的輸出端之間；松耦合變壓器T副邊的兩輸出端連接所述整流電路8的交流輸入端，其中所述副邊諧振電容Cs連接在松耦合變壓器T副邊的任一端與整流電路8的交流輸入端之間；整流電路8的輸出端即為本LED驅(qū)動電路的輸出端。用原、副邊諧振電容分別補償原、副邊漏感能量。所述功率因數(shù)校正電路包括輸入濾波電容Cf，輸入濾波電感Lf，以及四個整流二極管構(gòu)成的整流橋；輸入濾波電感Kf連接在整流橋的交流輸入端與交流電源的相線之間；整流橋的直流輸出端連接逆變電路3的直流輸入端；輸入濾波電容Cf 一端連接在交流電源的零線上，另一端連接整流橋與輸入濾波電感Lf連接端。[0020]所述逆變電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4,控制不同開關(guān)管的通斷從而實現(xiàn)將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電；第一開關(guān)管Q1的直流輸出端與第三開關(guān)管Q3直流輸入端相連；第二開關(guān)管Q2的直流輸出端與第四開關(guān)管Q4直流輸入端相連；第一開關(guān)管Q1的直流輸入端與第二開關(guān)管Q2的直流輸入端相連；第三開關(guān)管Q3的直流輸出端與第四開關(guān)管Q4的直流輸出端相連；第一開關(guān)管Q1的直流輸入端連接功率因數(shù)校正電路直流輸出端的正極；第三開關(guān)管Q3的直流輸出端連接功率因數(shù)校正電路直流輸出端的負極；第一開關(guān)管Q1的直流輸出端與第二開關(guān)管Q2的直流輸出端作為逆變電路的兩個交流輸出端。所述的整流電路包括由四個整流二極管構(gòu)成的整流橋和一個輸出濾波電容Ctl ;整流橋的直流輸出端的“ + 兩端即為LED驅(qū)動電路的輸出端；輸出濾波電容Ctl并聯(lián)于整流橋的直流輸出端的“ “ ”兩端。所述逆變電路的四個開關(guān)管的全橋結(jié)構(gòu)采用移相控制，第一逆變橋臂上的兩個開關(guān)管QpQ3交替導(dǎo)通，各導(dǎo)通50%的開關(guān)周期；第二逆變橋臂上的兩個開關(guān)管Q2、Q4交替導(dǎo)通，各導(dǎo)通50 %的開關(guān)周期^超前Q4, Q3超前Q2,即第一逆變橋臂為超前橋臂，第二逆變橋臂為滯后橋臂^與Q3、Q2與Q4之間留有足夠的死區(qū)時間。本技術(shù)方案的原理說明如下圖3所示是松耦合變壓器T的等效電路模型示意圖。Lp是原邊漏感，Ls是副邊漏感，Lm是勵磁電感，NP、Ns分別是原、副邊繞組匝數(shù)，η是變比，L1是原邊電感，L2是副邊電感，k是耦合系數(shù)。由變壓器理論可知，以上參數(shù)滿足以下公式
權(quán)利要求1.一種感應(yīng)式無線能量傳輸?shù)腖ED驅(qū)動電路，其特征在于，包括功率因數(shù)校正電路、逆變電路、松耦合變壓器、原邊諧振電容、副邊諧振電容和整流電路；功率因數(shù)校正電路的輸入端連接交流電源；功率因數(shù)校正電路的直流輸出端連接逆變電路的直流輸入端；逆變電路的交流輸出端連接松耦合變壓器原邊的兩輸入端，其中所述原邊諧振電容連接在松耦合變壓器原邊的任一端與逆變電路的輸出端之間；松耦合變壓器副邊的兩輸出端連接所述整流電路的交流輸入端，其中所述副邊諧振電容連接在松耦合變壓器副邊的任一端與整流電路的交流輸入端之間；整流電路的輸出端即為本LED驅(qū)動電路的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述功率因數(shù)校正電路包括輸入濾波電容，輸入濾波電感，以及四個整流二極管構(gòu)成的整流橋；輸入濾波電感連接在整流橋的交流輸入端與交流電源的相線之間；整流橋的直流輸出端連接逆變電路的直流輸入端；輸入濾波電容一端連接在交流電源的零線上，另一端連接整流橋與輸入濾波電感連接端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述逆變電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4，控制不同開關(guān)管的通斷從而實現(xiàn)將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電；第一開關(guān)管的直流輸出端與第三開關(guān)管直流輸入端相連；第二開關(guān)管的直流輸出端與第四開關(guān)管直流輸入端相連；第一開關(guān)管的直流輸入端與第二開關(guān)管的直流輸入端相連；第三開關(guān)管的直流輸出端與第四開關(guān)管的直流輸出端相連；第一開關(guān)管的直流輸入端連接功率因數(shù)校正電路直流輸出端的正極；第三開關(guān)管的直流輸出端連接功率因數(shù)校正電路直流輸出端的負極；第一開關(guān)管的直流輸出端與第二開關(guān)管的直流輸出端作為逆變電路的兩個交流輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述的整流電路包括由四個整流二極管構(gòu)成的整流橋和一個輸出濾波電容；整流橋的直流輸出端的兩端即為LED驅(qū)動電路的輸出端；輸出濾波電容并聯(lián)于整流橋的直流輸出端的兩端。
專利摘要一種感應(yīng)式無線能量傳輸?shù)腖ED驅(qū)動電路，包括功率因數(shù)校正電路、逆變電路、松耦合變壓器、整流電路以及LED光源；功率因數(shù)校正電路的輸出端連接逆變電路的輸入端，逆變電路的輸出端連接松耦合變壓器的原邊，松耦合變壓器的副邊連接整流電路的交流輸入端，整流電路的直流輸出端連接LED光源的電源端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用松耦合變壓器實現(xiàn)無線能量傳輸?shù)腖ED驅(qū)動電路，避免驅(qū)動電路散熱和LED光源散熱的交互影響，諧振電路減小了開關(guān)器件電壓和電流應(yīng)力，該驅(qū)動電路提高了LED光源的發(fā)光效率、發(fā)光質(zhì)量和壽命，并保證了LED驅(qū)動器的高效率和可靠性。
文檔編號H05B37/02GK202663596SQ20122018888
公開日2013年1月9日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者曲小慧, 黃少聰, 黃學(xué)良, 謝智剛 申請人:東南大學(xué)