CN102437744A - 一种具有多路输出的自均流电源电路 - Google Patents

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Abstract

依据本发明的一种具有多路输出的自均流电源电路，其利用反激电路的多个副边绕组对多路负载进行供电，并通过副边绕组之间连接的均流电容自动平衡多路负载电流，而不需要任何有源的主动控制。通过均流电容的自身特性实现多路输出之间的电流均流，各路输出的负载电压相对于单路输出来说大大降低，对于整流二极管和滤波电容的耐压要求也相应降低，降低了整流二极管的导通损耗，提高了整个系统的转换效率，采用小容值的滤波电容即可满足要求，节省了体积和成本，同时电路结构简单，容易实现。依据本发明的自均流电源电路，适用于需要多个电流相等输出的电源，尤其适用于多路LED的驱动。

Description

一种具有多路输出的自均流电源电路
技术领域
本发明涉及一种具有多路输出的电源电路，尤其涉及一种具有多路输出的自均流电源电路。
背景技术
目前，将LED应用在需要高功率、高亮度照明的场合时，常将多个LED组合使用。LED的亮度与其流过的电流直接相关：一般来说，流过LED的电流越大，其亮度将越大。为了实现多个LED的亮度均衡，通常将多个LED串联连接，并采用原边控制反激电路作为LED驱动的电源电路，其原理框图如图1所示，通过检测原边电流控制开关管Q1的开关动作，进而控制流过LED串的电流。但这种拓扑结构只能驱动单串LED，随着串联的LED数量的超过一定数目，其串电压升高，对整流二极管的耐压要求也相应升高，而高耐压的二极管正向压降较大，其导通损耗不可忽略，因此导致整个系统的转换效率难以提高。另外，由于滤波电容要选用耐压高的大容值电容，增加了设计与生产成本。
采用多路输出电源电路作为LED驱动电路能够缓解以上问题，但是这种解决方法带来了各路输出之间的电流不平衡的问题，采用有源控制方案平衡负载电流其电路结构复杂，可靠性低，而且成本较高。申请号为201020256425.6的实用新型专利提出的一种多路直流供电电路，其基本的原理框图如图2所示。在图2所示实施例中，利用抽头将每个副边绕组分为第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和第二绕组对应的整流回路均连接一隔直电容。而多个副边绕组之间通过均流变压器实现均流。这种实现方法虽然通过均流变压器和隔直电容实现了多路LED负载之间的均流，但是由于每相邻两个副边绕组之间均需要加入均流变压器，因此实现较为复杂，相应的成本和电路的体积随之增加，同时整个电路的可靠性低，由于均流电压器导致的电路漏感的增加，整流回路中的二极管上可能会出现电压尖峰，导致二极管的耐压增大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有多路输出的自均流电源电路，其利用反激电路的多个副边绕组对多路负载进行供电，并通过副边绕组之间连接的均流电容自动平衡多路负载电流，而不需要任何有源的主动控制。
依据本发明一实施例的一种具有多路输出的自均流电源电路，包括一变压器，n个输出电路和(n-1)个均流电容，n≥2，其中；
所述变压器包括一原边绕组和n个副边绕组，所述原边绕组的第一输入端接收一输入电压，所述原边绕组的第二输入端通过一开关管连接至地，通过控制所述开关管的开关动作以控制所述电源电路的输出电流；所述n个副边绕组依次串联；
所述n个副边绕组的第一输出端与所述原边绕组的第二输入端为同名端，所述n个副边绕组的第二输出端与所述原边绕组的第一输入端为同名端；
一个所述副边绕组对应一个所述输出电路，所述输出电路包括串联连接的一整流二极管和一滤波电容，相应负载并联至所述滤波电容的两端；所述n个输出电路依次串联，并连接至第一个所述副边绕组的第一输出端和第n个所述副边绕组的第二输出端之间；
所述(n-1)个均流电容分别连接至所述n个副边绕组的公共连接点和相应的输出电路的公共连接点之间。
优选的，所述负载包括一个或多个串联连接的发光二极管。
优选，所述开关管的控制采用原边控制，并工作在边界导通模式或断续导通模式。
依据本发明的电源电路，通过均流电容的自身特性实现多路输出之间的电流均流，各路输出的负载电压相对于单路输出来说大大降低，对于整流二极管和滤波电容的耐压要求也相应降低，降低了整流二极管的导通损耗，提高了整个系统的转换效率，采用小容值的滤波电容即可满足要求，节省了体积和成本，同时电路结构简单，容易实现。依据本发明的自均流电源电路，适用于需要多个电流相等输出的电源，尤其适用于多路LED的驱动。
附图说明
图1所示为现有技术中采用原边控制反激电路驱动单串LED的原理框图；
图2所示为现有技术中利用均流变压器实现多路输出均流的电源电路的原理框图；
图3所示为依据本发明的具有多路输出的自均流电源电路的第一实施例的原理框图；
图4所示为依据本发明的具有多路输出的自均流电源电路的第二实施例的原理框图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
参考图3，所示为依据本发明的具有多路输出的自均流电源电路的第一实施例的原理框图；其包括一变压器，2个输出电路和一个均流电容CB，(即n＝2)其中；
所述变压器包括一原边绕组np和2个副边绕组ns1、ns2，所述原边绕组np的第一输入端接收一输入电压Vin，所述原边绕组np的第二输入端通过一开关管Q1连接至地，通过控制所述开关管Q1的开关动作以控制所述电源电路的输出电流；所述副边绕组ns1、ns2依次串联；
所述副边绕组ns1、ns2的第一输出端与所述原边绕组np的第二输入端为同名端，所述副边绕组ns1、ns2的第二输出端与所述原边绕组np的第一输入端为同名端；
所述副边绕组ns1对应的输出电路包括整流二极管D1和滤波电容Co1，所述整流二极管D1和滤波电容Co1串联连接；所述副边绕组ns2对应的输出电路包括整流二极管D2和滤波电容Co2，所述整流二极管D2和滤波电容Co2串联连接；相应负载LED1和LED2分别并联至所述滤波电容Co1和Co2的两端；
所述副边绕组ns1、ns2分别对应的输出电路依次串联，并连接至所述副边绕组ns1的第一输出端和所述副边绕组ns2的第二输出端之间；即所述滤波电容Co1的一端与所述整流二极管D1的阴极连接，另一端与所述整流二极管D2的阳极连接。
所述均流电容CB的一端连接至所述副边绕组ns1、ns2的公共连接点，另一端连接至所述滤波电容Co1与所述整流二极管D2的公共连接点。
在实际应用中，所述副边绕组ns1和ns2的匝数不同，与原边绕组的耦合系数不同，以及各路输出所连接负载和线路阻抗的均不相同，这些都导致了电源电路的多路输出的输出电流互不相同，如图中流过LED1和LED2的电流io1与io2出现不平衡时，如电流io1大于电流io2时，其电流的差值对所述均流电容CB进行充电，所述均流电容CB的电压升高，导致所述副边绕组ns1两端的电压值降低，使得流过LED1的电流io1降至与所述电流io2相等。由此可以看出基于所述均流电容CB自身的安秒电荷平衡，在两路输出电压不相等的情况下，均流电容可以自动均衡其电压差，实现两路输出的电流均衡。
其中所述整流二极管的D1和D2的耐压值VD1和VD2可由下列公式(1)(2)得出，
VD1＝VLED-1-VCB+Vns1                  (1)
VD2＝VLED-2+VCB+Vns2                  (2)
其中VLED-1和VLED-2表示所述LED1和LED2所承受的电压，VCB表示所述均流电容CB两端的电压，Vns1与Vns2分别表示所述副边绕组ns1和ns2两端的电压。由上述公式可以看出由于采用了多路输出的电路拓扑，在多个发光二极管串联时，可以分别作为不同路输出的负载，由于均流电容的存在，仍能保证流过所有发光二极管的电流相等，整个LED串的亮度均衡，而相对于单路输出，对应于不同副边绕组的整流二极管的耐压则降低了，不同路输出负载所并联的滤波电容只需承受相应支路的输出电压。因此，采用低耐压的整流二极管和小容值滤波电容即可满足要求，提高了整个系统的转换效率，节省了体积和成本，同时电路结构简单，容易实现。
参考图4，所示为依据本发明的具有多路输出的自均流电源电路的第二实施例的原理框图；其在图3所示实施例的基础上将副边绕组以及相应的输出电路拓展至n个，n≥2，各输出电路所连接的LED串的电流均会通过各输出电路之间所连接的均流电容达到平衡，其连接关系以及工作原理与图3所示实施例相类似，在此不再赘述。
在图3和图4所示实施例中，各路输出所连接的负载优选为一个或多个串联连接的发光二极管，实际应用中可以为任意合适的需要各路输出均流的负载，且对原边绕组所连接的开关管的控制优选为原边控制模式，并工作在边界导通模式(BCM模式)或断续导通模式(DCM模式)。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种具有多路输出的自均流电源电路，其特征在于，包括一变压器，n个输出电路和(n-1)个均流电容，n≥2，其中；
所述变压器包括一原边绕组和n个副边绕组，所述原边绕组的第一输入端接收一输入电压，所述原边绕组的第二输入端通过一开关管连接至地，通过控制所述开关管的开关动作以控制所述电源电路的输出电流；所述n个副边绕组依次串联；
所述n个副边绕组的第一输出端与所述原边绕组的第二输入端为同名端，所述n个副边绕组的第二输出端与所述原边绕组的第一输入端为同名端；
一个所述副边绕组对应一个所述输出电路，所述输出电路包括串联连接的一整流二极管和一滤波电容，相应负载并联至所述滤波电容的两端；所述n个输出电路依次串联，并连接至第一个所述副边绕组的第一输出端和第n个所述副边绕组的第二输出端之间；
所述(n-1)个均流电容分别连接至所述n个副边绕组的公共连接点和相应的输出电路的公共连接点之间。
2.根据权利要求1所述的自均流电源电路，其特征在于，所述负载包括一个或多个串联连接的发光二极管。
3.根据权利要求1所述的自均流电源电路，其特征在于，所述开关管的控制采用原边控制，并工作在边界导通模式或断续导通模式。
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