CN101778506A - 一种实现多路led精确恒流的驱动电路 - Google Patents

一种实现多路led精确恒流的驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，包括高频脉冲交流电源、整流滤波电路、隔直电容C1和两路LED负载，其特征在于所述的整流滤波电路包括两个独立的半波整流电路、滤波电容C2和滤波电容C3；所述的两个独立的半波整流电路分别给两路LED负载供电，所述的滤波电容C2和滤波电容C3分别并联在所述的两路LED负载两端，所述的隔直电容C1串联在整流滤波电路的输入端。本发明的有益效果是：1.通过一级变换电路实现多路LED间负载均流，成本低，不需要额外的控制电路，可靠性高。2.均流精度高，不受LED负载压差影响。3.通过隔直电容实现均流的效率高，即使两路LED压差较大时，实现均流的损耗也较小。

Description

一种实现多路LED精确恒流的驱动电路
技术领域
本发明涉及一种实现多路LED精确恒流的驱动电路。具体的说应该是一种通过隔直电容实现LED负载电流的均衡的电路。
背景技术
对于LED多路恒流控制驱动器的应用，最常用的方案有：1.恒压模块+多路非隔离DC/DC恒流电路(如BUCK电路)；2.电压可调稳压模块+多路线性调整恒流电路。
对于第一种方案，参照图1，恒压模块的输出作为多路恒流电路的输入，每路恒流电路单独做恒流控制，很容易保证多路输出电流的均流。但由于恒压模块的电压和LED的电压一般都有较大的压差，因此后级多路DC/DC恒流电路的效率都不会很高，并且多路恒流控制电路的成本很高。
对于第二种方案，参照图2，用MOS管或三极管做线性调整来实现多路恒流控制，前级稳压模块的输出电压跟随后级恒流线性调整电路，稳压模块的输出电压始终比多路线性调整恒流电路中输出电压最高的一路略高，使线性调整电路在每路输出能实现精确恒流控制的基础上的功耗始终接近最小。该方案虽然电路成本低，每路LED的均流性好，但短路是LED常见的失效模式，在多路LED的压差比较大时，线性调整管的功耗很大，使LED驱动器发热严重。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种高效率、低成本，均流性能良好的多路输出LED恒流驱动电路，并且在LED负载的压差较大时，效率也可以很高。
解决上述问题采用的技术方案是：一种实现两路LED精确恒流的驱动电路，包括高频脉冲交流电源、整流滤波电路、隔直电容C1和两路LED负载，其特征在于所述的整流滤波电路包括由二极管D1、二极管D4和二极管D2、二极管D3分别组成的两个独立的半波整流电路，以及滤波电容C2和滤波电容C3；所述的两个独立的半波整流电路分别给两路LED负载供电，所述的滤波电容C2和滤波电容C3分别并联在所述的两路LED负载两端，所述的隔直电容C1串联在整流滤波电路的输入端。
本发明的实现两路LED精确恒流的驱动电路，通过隔直电容实现两路LED负载电流的均衡，所述的两路LED负载可以共阴连接或共阳连接，一个优选的共阳连接的实施方式是：所述的高频脉冲交流电源的一端接二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，高频脉冲交流电源的另一端串联一个隔直电容C1，电容C1的另一端接二极管D3的阳极和二极管D4阴极，二极管D2、D4的阳极相连，LED负载1的正端接二极管D1的阴极，LED负载1的负端接二极管D2、D4的阳极，LED负载2的正端接二极管D3的阴极，LED负载2的负端接二极管D2、D4的阳极，电容C2、C3分别并联在两路LED负载的两端。
所述的二极管D1、D4和D2、D3分别组成两个独立的半波整流电路，分别给两路LED灯供电，电容C2、C3起滤波作用。由于隔置电容C1的存在，当两路LED灯的压降不同时，可以通过电容C1平衡两路LED电压差，使两路LED灯的电流平均值相等；理想情况下，当两路LED压降完全相等时，C1两端的电压为零。
本发明的实现两路LED精确恒流的驱动电路，所述的两路LED负载共阴连接的一个优选的实施方式是：所述的高频脉冲交流电源的一端接二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，高频脉冲交流电源的另一端串联一个隔直电容C1，电容C1的另一端接二极管D3的阳极和二极管D4阴极，二极管D1、D3的阴极相连，第一路LED负载的正端接二极管D1、D3的阴极，负端接二极管D4的阳极，第二路LED负载的正端接二极管D1、D3的阴极，负端接二极管D2的阳极，电容C2、C3分别并联在两路LED负载的两端。其均流原理与图3所述电路的原理类似。
根据本发明，所述的高频脉冲交流电源是电压源或电流源。
本发明还要提供一种实现偶数路多路LED精确恒流的驱动电路，包括高频脉冲交流电源、N-1个均流变压器和N个结构相同的电路单元，其特征在于所述的每个电路单元包括一个整流滤波电路、一个隔直电容C1和两路LED负载，所述的整流滤波电路包括由二极管D1、二极管D4和二极管D2、二极管D3分别组成的两个独立的半波整流电路，以及滤波电容C2和滤波电容C3；所述的两个独立的半波整流电路分别给两路LED负载供电，所述的滤波电容C2和滤波电容C3分别并联在所述的两路LED负载两端，所述的隔直电容C1串联在整流滤波电路的输入端；
高频脉冲交流电源输出和其中两路电路单元同相电流支路中分别串接均流变压器的两个绕组，两路同相电流分别流过均流变压器两个绕组的同名端和非同名端；当均流变压器的变比为n∶m，流过均流变压器两个绕组同名端和非同名端的电流之比不等于m∶n时，则均流变压器的激磁电流不为零，激磁电流在均流变压器两端产生的交流电压将自动平衡两个电路单元的压差，使均流变压器的两个绕组电流之比平衡为m∶n，从而实现对两个电路单元电流的均衡控制；当m＝n时，实现两个电路单元的均流控制；
N个电路单元电流的均衡采用N-1个均流变压器按照相同的方法均衡，其中N为大于等于2的正整数。
本发明的一种实现偶数路多路LED精确恒流的驱动电路，通过隔直电容实现每个电路单元中的两路LED负载电流的均衡，通过均流变压器实现两个电路单元总电流的均流控制，通过N-1个均流变压器使各电路单元的总电流两两均衡，从而实现所有电路单元之间的电流均衡。
本发明还要提供一种实现奇数路多路LED精确恒流的驱动电路，包括高频脉冲交流电源、N-1个均流变压器、N-1个结构相同的电路单元和第N个电路单元，其特征在于所述的每个结构相同的电路单元包括一个整流滤波电路、一个隔直电容和两路LED负载，所述的整流滤波电路包括由二极管D1、二极管D4和二极管D2、二极管D3分别组成的两个独立的半波整流电路，以及滤波电容C2和滤波电容C3；所述的两个独立的半波整流电路分别给两路LED负载供电，所述的滤波电容C2和滤波电容C3分别并联在所述的两路LED负载两端，所述的隔直电容C1串联在整流滤波电路的输入端；
所述的第N个电路单元包括一个整流滤波电路和一路LED负载；
高频脉冲交流电源输出和其中两路电路单元同相电流支路中分别串接均流变压器的两个绕组，两路同相电流分别流过均流变压器两个绕组的同名端和非同名端；当均流变压器的变比为n∶m，流过均流变压器两个绕组同名端和非同名端的电流之比不等于m∶n时，则均流变压器的激磁电流不为零，激磁电流在均流变压器两端产生的交流电压将自动平衡两个电路单元的压差，使均流变压器的两个绕组电流之比平衡为m∶n，从而实现对两个电路单元电流的均衡控制；当m＝n时，实现两个电路单元的均流控制；
N个电路单元电流的均衡采用N-1个均流变压器按照相同的方法均衡，其中N为大于等于2的正整数。
本发明的一种实现奇数路多路LED精确恒流的驱动电路，在1到N-1个结构相同的电路单元中，通过隔直电容实现每个电路单元中的两路LED负载电流的均衡；通过均流变压器实现两个电路单元总电流的均流控制，通过N-1个均流变压器使各电路单元的总电流两两均衡，从而实现所有电路单元之间的电流均衡。
本发明的有益效果是：
1.通过一级变换电路实现多路LED间负载均流，成本低，不需要额外的控制电路，可靠性高。
2.均流精度高，不受LED负载压差影响。
3.通过隔直电容实现均流的效率高，即使两路LED压差较大时，实现均流的损耗也较小。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1现有技术电路框图一。
图2现有技术电路框图二。
图3本发明的两路LED负载第一种均流电路。
图4本发明的两路LED负载第二种均流电路。
图5本发明的三路LED负载第一种均流电路。
图6本发明的三路LED负载第二种均流电路。
图7本发明的四路LED负载第一种均流电路。
图8本发明的四路LED负载第二种均流电路。
图9本发明的奇数路LED负载单变压器均流电路。
图10本发明的偶数路LED负载单变压器均流电路。
图11本发明的两路LED负载且高频脉冲交流电源以LLC谐振电路为例的具体实施例。
图12本发明的两路LED负载且高频脉冲交流电源以全桥电路为例的具体实施例。
图13本发明的两路LED负载且高频脉冲交流电源以推挽电路为例的具体实施例。
图14本发明的两路LED负载且高频脉冲交流电源以正激电路为例的具体实施例。
具体实施例
参照图3，一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，实现两路LED负载电流的均衡，第一种电路，其特征在于：所述的高频脉冲交流电源的一端接二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，高频脉冲交流电源的另一端串联一个隔直电容C1，电容C1的另一端接二极管D3的阳极和二极管D4阴极，二极管D2、D4的阳极相连，LED负载1的正端接二极管D1的阴极，LED负载1的负端接二极管D2、D4的阳极，LED负载2的正端接二极管D3的阴极，LED负载2的负端接二极管D2、D4的阳极，滤波电容C2、C3分别并联在两路LED负载的两端。
参照图4，一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，实现两路LED负载电流的均衡，第二种电路，其特征在于：所述的高频脉冲交流电源的一端接二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，高频脉冲交流电源的另一端串联一个隔直电容C1，电容C1的另一端接二极管D3的阳极和二极管D4阴极，二极管D1、D3的阴极相连，第一路LED负载的正端接二极管D1、D3的阴极，负端接二极管D4的阳极，第二路LED负载的正端接二极管D1、D3的阴极，负端接二极管D2的阳极，电容C2、C3分别并联在两路LED负载的两端。
参照图5，一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，实现三路LED负载电流的均衡，第一种电路，其特征在于：所述的高频脉冲交流电源为高频脉冲交流电源1和高频脉冲交流电源2，其中高频脉冲交流电源1带有两路LED负载，高频脉冲交流电源2带有一路LED负载，且两个高频交流脉冲电源的相位相同；均流变压器T1的包括两个绕组W1和W2，所述的高频脉冲交流电源1的一端接绕组W1的同名端，绕组W1的非同名端和高频脉冲交流电源1的另一端接两路整流滤波电路和两路LED负载，所述的高频脉冲交流电源2的一端接绕组W2的非同名端，绕组W2的同名端和高频脉冲交流电源2的另一端接第三路整流滤波电路和第三路LED负载；高频脉冲交流电源1并联的两路负载电流之间的均流方式，可以是图3所述的均流方式，也可以是图4所述的均流方式，而该两路负载的总电流和第三路负载电流的均流则由均流变压器T1实现，这是由于均流变压器T1的两个绕组W1和W2分别流过方向相反的电流，在绕组端产生的压差自动平衡流过其绕组的两路电流。
参照图6，一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，实现三路LED负载电流的均衡，第二种电路，与图5所述电路不同的是：将图5电路中的两个高频脉冲交流电源替换为一个，其均流原理与图5所述的一致。
参照图7，一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，实现四路LED负载电流的均衡，第一种电路，其特征在于：所述的高频脉冲交流电源为高频脉冲交流电源1和高频脉冲交流电源2，每个高频脉冲交流电源带有两路LED负载，且两个高频交流脉冲电源的相位相同；每个高频脉冲交流电源的两路LED负载之间的均流方式，可以是图3所述的均流方式，也可以是图4所述的均流方式；这两个高频交流源的电流均流方式则由均流变压器T1实现。
参照图8，一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，实现四路LED负载电流的均衡，第二种电路，与图7所述电路不同的是：将图7电路中的两个高频脉冲交流电源替换为一个，其均流原理与图7所述的一致。
参照图9，一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，实现奇数路LED负载电流的均衡，由图5所述的电路拓展而来，其特征在于：设负载为2N+1路，则高频脉冲交流电源有N+1个，其中的N个高频脉冲交流电源每个带有两路LED负载，第N+1个高频脉冲交流电源带有一路LED负载，且所有高频交流脉冲电源的相位相同。并联在同一个高频交流源的两路LED负载电流之间的均流方式，可以是图3所述的均流方式，也可以是图4所述的均流方式，或者两者混合使用；N+1个高频交流源的电流的均流方式则由N个均流变压器实现。
参照图10，一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，实现偶数路LED负载电流的均衡，由图6所述的电路拓展而来，其特征在于：设负载为2N路，则高频脉冲交流电源有N个，其中每个高频脉冲交流电源带有两路LED负载。并联在同一个高频交流源的两路LED负载电流之间的均流方式，可以是图3所述的均流方式，也可以是图4所述的均流方式，或者两者混合使用；N个高频交流源的电流的均流方式则由N-1个均流变压器实现。
在上述的图9和图10中，N个高频脉冲交流电源可以用一个高频脉冲交流电源替代，即图6与图8的拓展；或两个，或三个，……，或N-1个高频脉冲交流电源替代，即图5与图6，图7与图8的混合使用。
参照图11，一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，实现两路LED负载电流的均衡，高频脉冲交流电源以LLC谐振电路为例的具体实施例，其特征在于：所述的直流电压Vdc的正端接开关管S1的第一端，开关管S1的第二端接开关管S2的第一端和电感L1的一端，开关管S2的第二端接直流电压Vdc的负端和电容C1的一端，电感L1的另一端接主变压器T1的原边绕组同名端，原边绕组的非同名端接电容C1的另一端；主变压器副边绕组同名端接二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，副边绕组的非同名端接隔直电容C2的一端，隔直电容C2的另一端接二极管D3的阳极和二极管D4的阴极，二极管D1的阴极接电解电容C4的正端和LED负载2的正端，二极管D3的阴极接电解电容C3的正端和LED负载1的正端，二极管D2的阳极接二极管D4的阳极，电解电容C3的负端，LED负载1的负端，电解电容C4的负端和LED负载2的负端。
参照图12，一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，实现两路LED负载电流的均衡，高频脉冲交流电源以全桥电路为例的具体实施例，其特征在于：所述的直流电压Vdc的正端接开关管S1和S3的第一端，开关管S1的第二端接开关管S2的第一端和主变压器T1的原边绕组非同名端，开关管S3的第二端接开关管S4的第一端和主变压器T1的原边绕组同名端，开关管S2的第二端接直流电压Vdc的负端和开关管S4的第二端；主变压器副边绕组同名端接二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，副边绕组的非同名端接隔直电容C1的一端，隔直电容C1的另一端接二极管D3的阳极和二极管D4的阴极，二极管D1的阴极接电解电容C3的正端和LED负载2的正端，二极管D3的阴极接电解电容C2的正端和LED负载1的正端，二极管D2的阳极接二极管D4的阳极，电解电容C2的负端，LED负载1的负端，电解电容C3的负端和LED负载2的负端。
参照图13，一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，实现两路LED负载电流的均衡，高频脉冲交流电源以推挽电路为例的具体实施例，其特征在于：所述的主变压器T1原边有两个绕组WT1和WT2，绕组WT1的非同名端和绕组WT2的同名端相连，直流电压Vdc的正端接绕组WT1的非同名端(即绕组WT2的同名端)，绕组WT1的同名端接开关管S1的第一端，开关管S1的第二端接直流电压Vdc负端，绕组WT2的非同名端接开关管S2的第一端，开关管S2的第二端接直流电压Vdc负端；主变压器副边绕组同名端接二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，副边绕组的非同名端接隔直电容C1的一端，隔直电容C1的另一端接二极管D3的阳极和二极管D4的阴极，二极管D1的阴极接电解电容C3的正端和LED负载2的正端，二极管D3的阴极接电解电容C2的正端和LED负载1的正端，二极管D2的阳极接二极管D4的阳极，电解电容C2的负端，LED负载1的负端，电解电容C3的负端和LED负载2的负端。
参照图14，一种实现多路LED精确恒流的驱动电路，实现两路LED负载电流的均衡，高频脉冲交流电源以正激电路为例的具体实施例，其特征在于：所述的直流电压Vdc的正端接电感L1的一端和电容C1的一端，电感L1的另一端接主变压器原边绕组的同名端，电容C1的另一端接开关管S1的第一端，开关管S1的第二端接主变压器原边绕组的非同名端和开关管S2的第一端，开关管S2的第二端接直流电压Vdc负端；主变压器副边绕组同名端接二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，副边绕组的非同名端接隔直电容C2的一端，隔直电容C2的另一端接二极管D3的阳极和二极管D4的阴极，二极管D1的阴极接电解电容C4的正端和LED负载2的正端，二极管D3的阴极接电解电容C3的正端和LED负载1的正端，二极管D2的阳极接二极管D4的阳极，电解电容C3的负端，LED负载1的负端，电解电容C4的负端和LED负载2的负端。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种实现两路LED精确恒流的驱动电路，包括高频脉冲交流电源、整流滤波电路、隔直电容C1和两路LED负载，其特征在于所述的整流滤波电路包括由二极管D1、二极管D4和二极管D2、二极管D3分别组成的两个独立的半波整流电路，以及滤波电容C2和滤波电容C3；所述的两个独立的半波整流电路分别给两路LED负载供电，所述的滤波电容C2和滤波电容C3分别并联在所述的两路LED负载两端，所述的隔直电容C1串联在整流滤波电路的输入端。
2.如权利要求1所述的其特征在于所述的实现两路LED精确恒流的驱动电路，其特征在于所述的两路LED负载共阴连接或共阳连接。
3.如权利要求1或2所述的其特征在于所述的实现两路LED精确恒流的驱动电路，其特征在于所述的高频脉冲交流电源是电压源或电流源。
4.一种实现偶数路多路LED精确恒流的驱动电路，包括高频脉冲交流电源、N-1个均流变压器和N个结构相同的电路单元，其特征在于所述的每个电路单元包括一个整流滤波电路、一个隔直电容和两路LED负载，所述的整流滤波电路包括由二极管D1、二极管D4和二极管D2、二极管D3分别组成的两个独立的半波整流电路，以及滤波电容C2和滤波电容C3；所述的两个独立的半波整流电路分别给两路LED负载供电，所述的滤波电容C2和滤波电容C3分别并联在所述的两路LED负载两端，所述的隔直电容C1串联在整流滤波电路的输入端；
高频脉冲交流电源输出和其中两路电路单元同相电流支路中分别串接均流变压器的两个绕组，两路同相电流分别流过均流变压器两个绕组的同名端和非同名端；当均流变压器的变比为n∶m，流过均流变压器两个绕组同名端和非同名端的电流之比不等于m∶n时，则均流变压器的激磁电流不为零，激磁电流在均流变压器两端产生的交流电压将自动平衡两个电路单元的压差，使均流变压器的两个绕组电流之比平衡为m∶n，从而实现对两个电路单元电流的均衡控制；当m＝n时，实现两个电路单元的均流控制；
N个电路单元电流的均衡采用N-1个均流变压器按照相同的方法均衡，其中N为大于等于2的正整数。
5.如权利要求4所述的一种实现偶数路多路LED精确恒流的驱动电路，其特征在于所述的高频脉冲交流电源为一个或多个，当所述的高频脉冲交流电源为多个时，每个高频交流脉冲电源的相位相同。
6.如权利要求5所述的其特征在于所述的实现偶数路多路LED精确恒流的驱动电路，其特征在于所述的两路LED负载共阴连接或共阳连接。
7.如权利要求5或6所述的其特征在于所述的实现偶数路多路LED精确恒流的驱动电路，其特征在于所述的高频脉冲交流电源是电压源或电流源。
8.一种实现奇数路多路LED精确恒流的驱动电路，包括高频脉冲交流电源、N-1个均流变压器、N-1个结构相同的电路单元和第N个电路单元，其特征在于所述的每个结构相同的电路单元包括一个整流滤波电路、一个隔直电容C1和两路LED负载，所述的整流滤波电路包括由二极管D1、二极管D4和二极管D2、二极管D3分别组成的两个独立的半波整流电路，以及滤波电容C2和滤波电容C3；所述的两个独立的半波整流电路分别给两路LED负载供电，所述的滤波电容C2和滤波电容C3分别并联在所述的两路LED负载两端，所述的隔直电容C1串联在整流滤波电路的输入端；
所述的第N个电路单元包括一个整流滤波电路和一路LED负载；
高频脉冲交流电源输出和其中两路电路单元同相电流支路中分别串接均流变压器的两个绕组，两路同相电流分别流过均流变压器两个绕组的同名端和非同名端；当均流变压器的变比为n∶m，流过均流变压器两个绕组同名端和非同名端的电流之比不等于m∶n时，则均流变压器的激磁电流不为零，激磁电流在均流变压器两端产生的交流电压将自动平衡两个电路单元的压差，使均流变压器的两个绕组电流之比平衡为m∶n，从而实现对两个电路单元电流的均衡控制；当m＝n时，实现两个电路单元的均流控制；
N个电路单元电流的均衡采用N-1个均流变压器按照相同的方法均衡，其中N为大于等于2的正整数。
9.如权利要求8所述的一种实现奇数路多路LED精确恒流的驱动电路，其特征在于所述的高频脉冲交流电源为一个或多个，当所述的高频脉冲交流电源为多个时，每个高频交流脉冲电源的相位相同。
10.如权利要求8所述的一种实现奇数路多路LED精确恒流的驱动电路，其特征在于所述的两路LED负载共阴连接或共阳连接；所述的高频脉冲交流电源是电压源或电流源。
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