一種用于大功率led光源的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光源驅(qū)動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及并公開(kāi)了一種用于大功率LED光源的驅(qū)動(dòng)電路,包括PFC電路,還包括多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路,所述的多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路與PFC電路連接,用于對(duì)LED陣列的恒流驅(qū)動(dòng)。所述的多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路包括隔離半橋、多個(gè)相同的隔離變壓器,多個(gè)隔離變壓器的原邊串聯(lián)并與半橋連接,每個(gè)隔離變壓器的副邊連接兩組反并的LED串。一種用于大功率LED光源的驅(qū)動(dòng)電路,通過(guò)使用多串變壓器LLC控制,對(duì)多個(gè)LED串進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng),輸出段不再有許多DC/DC轉(zhuǎn)換器,大大減少了元器件的數(shù)量,同時(shí)也可以縮小印刷電路板的大小,具有低成本、高效率、高可靠性、良好的抗電磁干擾性等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】—種用于大功率LED光源的驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光源驅(qū)動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種用于大功率LED光源的驅(qū)動(dòng)電路。【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在,LED技術(shù)已經(jīng)作為取代效率低下的白熾燈和熒光燈的新技術(shù)而逐漸推廣開(kāi)來(lái)。在一般的LED照明應(yīng)用中,高功率LED照明O100W)與傳統(tǒng)照明如高壓鈉燈和CFL節(jié)能燈相比,在節(jié)能和壽命方面顯現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于大功率的專業(yè)LED照明市場(chǎng)定位主要為道路照明和其他的商業(yè)照明。
[0003]對(duì)于每一個(gè)LED燈珠來(lái)說(shuō),如果要達(dá)到同樣的亮度,其中所施加的驅(qū)動(dòng)電流應(yīng)該恒定,能夠不受驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)其他因數(shù)的影響。通常,對(duì)于功率規(guī)格大于65瓦的電源,LED陣列會(huì)有幾組LED串并聯(lián)而成。同時(shí),每組LED串必須工作在恒流狀態(tài),而且每組LED的電流應(yīng)該盡可能一致以保證同樣的系統(tǒng)亮度。另外,電源系統(tǒng)應(yīng)能夠保證輸入電流和供電系統(tǒng)同相位,這樣就必須增加PFC (功率因數(shù)校正)電路,以減少電流諧波和提高功率因數(shù)。
[0004]除掉上面提到的幾點(diǎn),對(duì)于大功率LED照明,效率和可靠性也是非常關(guān)鍵的指標(biāo)。高效率不僅是為了節(jié)能的要求,同時(shí)對(duì)于電源轉(zhuǎn)換器本身也是至關(guān)重要。因?yàn)閷?duì)于LED照明供電系統(tǒng),熱處理也是一個(gè)大問(wèn)題,如果電源效率高,將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的溫升低,從而提高系統(tǒng)的可靠性和熱性能。
[0005]附圖1示出了一款典型的大功率LED驅(qū)動(dòng)電源拓?fù)浞桨?,是傳統(tǒng)的3段拓?fù)?,包含PFC功率因素校正電路(PFC Control),隔離PWM (LLC Control以及非隔離的DC/DC(Buck Control)轉(zhuǎn)換。此構(gòu)架中,PFC電路把輸入電流整形成正弦波。工程中,這部分電路一般用升壓線路來(lái)實(shí)現(xiàn),因?yàn)槠潆娐泛?jiǎn)單以及優(yōu)異的性能表現(xiàn)。在輸入電壓范圍為85V到264V的應(yīng)用中,PFC部分的輸出直流母線要大于輸入電壓的峰值電壓。一般會(huì)選擇380VDC到400VDC之間。由于PFC部分的輸出電壓太高并且是非隔離的,那么就要通過(guò)一個(gè)變壓器隔離的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換器(DC/DC),半橋LLC轉(zhuǎn)換因?yàn)槠涓咝屎蛢?yōu)異的EMI性能(抗電磁干擾性能)而被廣泛使用。DC/DC部分產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)合適的電壓去驅(qū)動(dòng)LED串。具體輸出電壓值取決于LED的數(shù)量和后面所接的恒流控制系統(tǒng)類型,一般為低于60伏的標(biāo)準(zhǔn)安全電。每組LED串會(huì)有一個(gè)獨(dú)立的電流控制器去調(diào)節(jié)輸出電流。大多數(shù)高亮度的LED燈珠,電流規(guī)格一般在350mA到750Ma,每段的最優(yōu)化效率大致如下:PFC段97%、隔離PWM段96%、非隔離DC/DC段95%。因此整個(gè)系統(tǒng)的效率最大只能是大約88%。當(dāng)然,有很多方法還是能夠提高效率,譬如在隔離PWM段或者DC/DC段使用同步整流控制等等,但是成本將大幅上升。因而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在以下缺陷:
1、成本高:由圖1可知,每一個(gè)LED串上都有DC/DC轉(zhuǎn)換器,結(jié)果就是因?yàn)槭褂煤芏嗫刂破骱碗姼?、電容使得成本很高?br>
2、可靠性差:由于需要很多外部器件,這會(huì)大大降低系統(tǒng)的可靠性;
3、抗電磁干擾性差:由于多個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器會(huì)額外產(chǎn)生高頻開(kāi)關(guān)干擾,這會(huì)影響傳導(dǎo)和輻射EMI干擾的測(cè)試結(jié)果。那么必然的結(jié)果就是在每個(gè)開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)上使用RC吸收網(wǎng)絡(luò),輸出端增加濾波器,DC/DC段使用同步整流等等,這樣才能滿足EMI的標(biāo)準(zhǔn),這無(wú)疑會(huì)增加成本和降低可靠性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對(duì)現(xiàn)有大功率LED光源存在成本高、可靠性差、電磁干擾大的缺陷,本發(fā)明提供一種低成本、高效率、可靠性高、電磁干擾低的用于大功率LED光源的驅(qū)動(dòng)電路。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種用于大功率LED光源的驅(qū)動(dòng)電路,包括PFC電路,還包括多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路,所述的多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路與PFC電路連接,用于對(duì)LED陣列的恒流驅(qū)動(dòng)。新驅(qū)動(dòng)電路和傳統(tǒng)LED照明電源驅(qū)動(dòng)電路相比有以下關(guān)鍵特征:
高效:因?yàn)橹挥蠵FC電路和LLC半橋,通過(guò)多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路的具體設(shè)計(jì),預(yù)估的系統(tǒng)效率會(huì)高于91%。
[0008]低成本:和傳統(tǒng)方案相比,新方案只有兩段,輸出段不再有許多DC/DC轉(zhuǎn)換器,元器件大幅降低,帶來(lái)成本的下降。
[0009]高可靠性:由于LED照明系統(tǒng)可靠性一般由熱管理、電氣驅(qū)動(dòng)、故障檢測(cè)和系統(tǒng)保護(hù)以及元器件數(shù)量決定。新方案因?yàn)槭褂玫脑骷?shù)量大幅下降,同時(shí)效率提高,系統(tǒng)可靠性會(huì)得到大幅提升。
[0010]良好的EMI性能:因?yàn)檩敵龆尾辉儆性S多DC/DC轉(zhuǎn)換器,這會(huì)大幅減低EMI的水平。同時(shí),多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路工作在ZVS (零電壓)條件下,這會(huì)降低開(kāi)關(guān)期間的噪`曰?
[0011]因而和傳統(tǒng)LED驅(qū)動(dòng)拓?fù)湎啾龋路桨赣兄诮档驮骷?shù)量并提高效率、降低成本、具有較高的可靠性和良好的EMI性能,并可以縮小印刷電路板的大小。
[0012]作為優(yōu)選,所述的多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路包括隔離半橋、多個(gè)相同的隔離變壓器,所述多個(gè)隔離變壓器的原邊串聯(lián)并與半橋連接,每個(gè)隔離變壓器的副邊連接兩組反并的LED串?;诖牌胶饫碚?,如果變壓器的原邊電流因?yàn)槭谴?lián)因而是相等的,那么每一個(gè)隔離變壓器的輸出電流亦即其所驅(qū)動(dòng)的對(duì)應(yīng)LED組的電流也必須是相等的。這樣就可以使LED工作在恒流狀態(tài)且亮度相同。
[0013]作為優(yōu)選,所述的LED串還與PWM調(diào)光控制串聯(lián)連接,所述的PWM調(diào)光控制檢測(cè)LED串電流并反饋控制隔離變壓器的原邊電流。變壓器的副邊,每串的電流被相加,總電流作為反饋環(huán)的反饋量,這樣方便用于PWM調(diào)光或者模擬調(diào)光,具有良好的調(diào)光兼容性。
[0014]作為優(yōu)選,所述的隔離半橋包括兩個(gè)相同的功率開(kāi)關(guān)管,當(dāng)開(kāi)關(guān)管的工作頻率等于隔離變壓器副邊串聯(lián)諧振頻率時(shí),所述多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路的輸入輸出電壓為:
【權(quán)利要求】
1.一種用于大功率LED光源的驅(qū)動(dòng)電路,包括PFC電路,其特征在于:還包括多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路,所述的多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路與PFC電路連接,用于對(duì)LED陣列的恒流驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大功率LED光源的驅(qū)動(dòng)電路,其特征在于:所述的多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路包括隔離半橋、多個(gè)相同的隔離變壓器,所述多個(gè)隔離變壓器的原邊串聯(lián)并與半橋連接,每個(gè)隔離變壓器的副邊連接兩組反并的LED串。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于大功率LED光源的驅(qū)動(dòng)電路,其特征在于:所述的隔離半橋包括兩個(gè)相同的功率開(kāi)關(guān)管,當(dāng)開(kāi)關(guān)管的工作頻率等于隔離變壓器副邊串聯(lián)諧振頻率時(shí),所述多串變壓器LLC轉(zhuǎn)換電路的輸入輸出電壓滿足:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于大功率LED光源的驅(qū)動(dòng)電路,其特征在于:隔離變壓器原邊電感量滿足的條件為:
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103716960SQ201310680233
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】張福明 申請(qǐng)人:嘉興市朗特隆光電有限公司