CN101827478A - 一种多路并联led驱动的能量回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路并联LED驱动的能量回收系统，包括一个直流供电电源，多路负载和一个能量回收电路，所述的每路负载包括一个电流调节电路及一个或多个LED灯，所述的每个电流调节电路每路包括一个电流调节器，一个检测电阻和一个调整管，所述的检测电阻与该路LED灯串联连接，该串联支路与调整管串联，所述的检测电阻检测调整管的电流，作为电流调节器的输入信号，所述的电流调节器的输出连接到调整管的第一端，来控制调整管工作在线性状态，从而控制每路电流大小，所述的能量回收电路的输入端为调整管的第二和第三端，其输出电压作为能量回收系统的输出，所述的能量回收电路采用开关型电路，将各路负载上的冗余能量回收利用。

Description

一种多路并联LED驱动的能量回收系统

技术领域

本发明涉及一种多路并联LED驱动的能量回收系统。具体的说应该是一种能量回收式多路并联LED驱动电路。

背景技术

LED由于不含有毒物质、环保、寿命长、光电效率高等众多优点，在照明领域已经得到了广泛应用。通常单个LED远远无法满足路灯的要求，一般需要几十颗或一百多颗LED并联来实现。这就必然需要串并相结合。因此，高效率高可靠性的LED驱动电源成为了照明LED发展和广泛应用的瓶颈，目前高品质的大功率驱动电源有：1、电压可调稳压模块+多路线性调整恒流电路。2、恒压模块+多路非隔离DC/DC恒流电路。其中第二种恒流方案要求每一串LED灯都要单独的DC-DC变换模块，成本很高。

对于第一种方案，首先介绍常规的电路，如图1所示，常规的电路包括AC-DC整流电路，DC-DC变换电路，输出电压跟随调节电路及电流调节电路。驱动电源将电能输出给多路并联的LED负载，每路LED负载可以是一个或多个LED灯。AC-DC整流电路用于实现交流供电用途，且具备功率因数校正功能，限制驱动电源对电网的谐波污染；DC-DC变换电路与输出电压跟随调节电路共同作用，以提供最合适的直流母线电压；其电流调节电路部分串联连接着LED负载，用于将从LED上游侧流到其下游侧的电流调整到预定的数值。该结构能够很容易地通过电流调节电路将LED负载电流保持在预定的数值。此外，由于输出电压跟随调节电路的作用，输出电压总能够满足各路所需，且保证负载最大(即LED电路压降最大)那路的损耗最低，即满足该路电流调节电路部分消耗的电压降达到最适合值。该电路尽管具备如上优点，但也存在不足之处，由于LED本身的不一致性以及存在短路损坏的可能性，必然会造成并联各路的负载差异变大，故使得负载之间的压降落到电流调节电路部分，很可能造成线性恒流三极管或MOS管发热严重，造成电源效率降低甚至损坏。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种多路并联LED驱动的能量回收系统，旨在控制成本的前提下提高LED驱动电源的效率。

为了能够实现上述目的，本发明将由于负载压降差异带来的损耗回收利用。解决上述问题采用的技术方案是：一种多路并联LED驱动的能量回收系统，包括一个直流供电电源，多路负载和一个能量回收电路，所述的每路负载包括一个电流调节电路及一个或多个LED灯，其特征在于：

所述的每个电流调节电路每路包括一个电流调节器，一个检测电阻和一个调整管，所述的检测电阻与该路LED灯串联连接，该串联支路与调整管串联，所述的检测电阻检测调整管的电流，作为电流调节器的输入信号，所述的电流调节器的输出连接到调整管的第一端，来控制调整管工作在线性状态，从而控制每路电流大小，所述的能量回收电路的输入端为调整管的第二和第三端，其输出电压作为能量回收系统的输出，所述的能量回收电路采用开关型电路，将各路负载上的冗余能量回收利用。

所述的能量回收电路中主开关管可以为MOS管，三极管或IGBT等器件。

本发明的能量回收电路的作用随着开关管电压降的增大而更加明显，保证了负载不一致时的高效率，也提高了可靠性。该结构能够很容易地通过电流调节电路将流向LED负载的电流保持在预定的数值。

本发明提出的能量回收方案，关注电流调节电路部分的电压降，并采用开关型电路将能量回收并输出，该发明将流进开关管的电流减小，使开关管在负载不平衡条件下一样只有很少的损耗，因此在效率提升的同时也保证了驱动电源的可靠性。

附图说明

本发明的上述以及其它目的和特性将通过以下参考较佳实施例和附图的详细讨论变得更加清晰，附图包括：

图1是现有技术电路结构示意图。

图2是本发明的一种多路并联LED驱动的能量回收系统的结构示意图。

图3是能量回收电路的第一种具体实施例。

图4是能量回收电路的第二种具体实施例。

图5是能量回收电路的第三种具体实施例。

图6是电流调节电路中的调整管以MOS管为例的具体实施例。

图7是电流调节电路中的调整管以PNP三极管为例的具体实施例。

具体实施例

参照图2，本发明的一种多路并联LED驱动的能量回收系统，包括一个直流供电电源，多路负载和一个能量回收电路，所述的每路负载包括一个电流调节电路及一个或多个LED灯，具体的说：所述的每路电流调节电路包括一个电流调节器，一个检测电阻和一个调整管，所述的检测电阻与该路调整管和LED灯串联连接，所述的检测电阻检测调整管的电流，作为电流调节器的输入信号，所述的电流调节器的输出连接到调整管的第一端，来控制调整管工作在线性状态，从而控制每路电流大小，所述的能量回收电路的输入端为调整管的第二和第三端，其输出电压作为能量回收系统的输出，所述的能量回收电路采用开关型电路，将各路负载上的冗余能量回收利用。

参照图3，本明的能量回收电路的第一种具体实施例，具体来说：直流供电电源的输出端并联N(N≥1)路负载，所述的负载由LED灯与电流调节电路的串联而成的，且其输出负端为地，所述的每路电流调节电路均包括一个电流调节器，一个调整管Qi(i＝1，2，……，n)(本图中为NPN型三极管)，和一个检测电阻Rsi(i＝1，2，……，n)，所述的检测电阻Rsi(i＝1，2，……，n)与LED灯串联，该串联支路接开关管的第二端，开关管的第三端接地，所述的能量回收电路包括N个电感L1，L2，……，Ln，N个二极管D1，D2，……，Dn，一个主开关管S及其驱动电路，和一个主二极管D，所述的第i路电流调节电路的开关管Qi第一端接第i个电感Li的一端，电感Li的另一端接第i路二极管Di的阳极，N个二极管D1，D2，……，Dn的阴极相连并接主开关管S的第一端和主二极管D的阳极，主开关管S的第二端接地，主开关管S的第三端接驱动电路，主二极管D的阴极为能量回收电路的输出正端，能量回收电路的输出负端为地端。

本实施例中能量回馈电路采用多路并联输入单路输出的升压变换电路，其中电感L1，L2……，Ln为储能电感，二极管D1，D2，……，Dn用于防止各路能量相互影响，保证反馈能量流动方向，所述的开关管S可以采用固定脉冲信号驱动来简化电路，该能量回馈电路在单路或多路短路时关断开关S，保证驱动电路不损坏。

参照图4，本发明的能量回收电路的第二种具体实施例，在图3的实施方式基础上，在能量回馈电路的输入侧增加了一组开关管S1，S2，……，Sn，这样可以在单路短路时切断该路能量回馈而不影响其他路能量回馈，提高了能量回馈电路的作用。

本实施例中电流调节电路中的调整管为NPN型三极管，但PNP型三极管和MOS管也在本发明的保护范围之内。

参照图5，是本发明的一种能量回馈式多路并联恒流驱动电路的第三种具体实施例，采用变压器储能实现能量回馈电路，属于一种反激电路，只是在变压器初级侧串接一组二极管D1，D2，……，Dn和一组开关管S1，S2，……，Sn，二极管来防止各个绕组储能互相影响，开关管S1，S2，……，Sn的作用与图4所述的相同。

本实施例中电流调节电路中的调整管为NPN型三极管，但PNP型三极管和MOS管也在本发明的保护范围之内。

参照图6，电流调节电路中的调整管以MOS管为例，其余的实施方式与图3相同。

参照图7，电流调节电路中的调整管以PNP三极管为例，其余的实施方式与图3相同。

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 (6)

1.一种多路并联LED驱动的能量回收系统，包括一个直流供电电源，多路负载和一个能量回收电路，所述的每路负载包括一个电流调节电路及一个或多个LED灯，其特征在于：

所述的每个电流调节电路包括一个电流调节器，一个检测电阻(Rs1，Rs2，……，Rsn)和一个调整管(Q1，Q2，……，Qn)，所述的检测电阻(Rs1，Rs2，……，Rsn)与该路LED灯串联连接，该串联支路与调整管(Q1，Q2，……，Qn)串联，所述的检测电阻(Rs1，Rs2，……，Rsn)检测调整管(Q1，Q2，……，Qn)的电流，作为电流调节器的输入信号，所述的电流调节器的输出连接到调整管(Q1，Q2，……，Qn)的第一端，来控制调整管(Q1，Q2，……，Qn)工作在线性状态，从而控制每路电流大小；所述的能量回收电路的输入端为调整管(Q1，Q2，……，Qn)的第二和第三端，其输出电压作为能量回收系统的输出，所述的能量回收电路采用开关型电路，将各路负载上的冗余能量回收利用。

2.如权利要求1所述的一种多路并联LED驱动的能量回收系统，其特征在于所述的能量回收电路包括与负载数量相同的多个电感(L1，L2，……，Ln)，多个二极管(D1，D2，……，Dn)，一个主开关管(S)及其驱动电路，和一个主二极管(D)，每个电感(L1，L2，……，Ln)与对应的一个二极管(D1，D2，……，Dn)串联构成一个串联支路，每个串联支路的一端接相应路电流调节电路的开关管第一端，各串联支路的另一端相连并接主开关管(S)的第一端和主二极管(D)的阳极，主开关管(S)的第二端接地，主开关管(S)的第三端接驱动电路，主二极管(D)的阴极为能量回收电路的输出正端，能量回收电路的输出负端为地端。

3.如权利要求1所述的一种多路并联LED驱动的能量回收系统，其特征在于所述的能量回收电路包括与负载数量相同的多个电感(L1，L2，……，Ln)，多个二极管(D1，D2，……，Dn)，多个开关管(S1，S2，……，Sn)，一个主开关管S及其驱动电路，和一个主二极管(D)，每个电感(L1，L2，……，Ln)与对应的一个二极管(D1，D2，……，Dn)和一个开关管(S1，S2，……，Sn)相串联构成一个串联支路，每个串联支路的一端接相应路电流调节电路的开关管第一端，各串联支路的另一端相连并接主开关管(S)的第一端和主二极管(D)的阳极，主开关管(S)的第二端接地，主开关管(S)的第三端接驱动电路，主二极管(D)的阴极为能量回收电路的输出正端，能量回收电路的输出负端为地端。

4.如权利要求1所述的一种多路并联LED驱动的能量回收系统，其特征在于所述的能量回收电路包括一个主变压器(T)，与负载数量相同的多个二极管(D1，D2，……，Dn)，多个开关管(S1，S2，……，Sn)，一个主开关管S及其驱动电路，和一个主二极管(D)，所述的主变压器(T)的一次侧包括与负载数量相同的多个绕组，其中每个绕组与对应的一个二极管(D1，D2，……，Dn)和一个开关管(S1，S2，……，Sn)相串联构成一个串联支路，每个串联支路的一端接相应路电流调节电路的开关管第一端，各串联支路的另一端相连并接主开关管(S)的第一端，主开关管(S)的第二端接地，主开关管(S)的第三端接驱动电路，主变压器(T)的二次侧的绕组一端主二极管(D)的阳极，主二极管(D)的阴极为能量回收电路的输出正端，主变压器(T)的二次侧的绕组另一端为能量回收电路的输出负端。

5.如权利要求1-4任何一项所述的一种多路并联LED驱动的能量回收系统，其特征在于所述的能量回收电路中主开关管为MOS管，三极管或IGBT。

6.如权利要求1-4任何一项所述的一种多路并联LED驱动的能量回收系统，其特征在于所述的调整管(Q1，Q2，……，Qn)为MOS管，三极管或IGBT。

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