CN103096560B - 一种led驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种LED驱动器,包括:恒压模块、恒流模块和至少一个备份恒压模块;所述恒压模块和每个备份恒压模块并联;当所述恒压模块和备份恒压模块正常工作时,用于将输入端电压转换为恒压同时输出给所述恒流模块;当所述恒压模块和备份恒压模块任一模块失效时,剩余模块正常工作;所述恒流模块,用于将恒压转换为恒流输出给LED负载。由于备份恒压模块与恒压模块相互并联,两者正常工作时,共同给后级的恒流模块供电,当相互备份的模块中,有一模块失效断开后,剩余模块自然给后级恒流模块供电,不需要在工作正常模块和失效模块之间切换,技术方案简单,易于实施。

Description

一种LED驱动器
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域,特别涉及一种LED驱动器。
背景技术
LED光源以其寿命长、光效高、绿色环保等优势应用于越来越多的场合。
由于LED光源本身寿命可以长达50000小时,因此,LED灯具灭灯的主要原因是LED光源的驱动器失效造成的。
LED光源驱动器的故障原因中,尤以各半导体器件的失效最为突出,究其失效原因主要是,LED光源自身发热比较严重,LED驱动器通常放置在灯具内部,靠近LED光源,高温工作环境将导致LED驱动器内的半导体器件失效。
现有技术中,LED灯具一般为LED光源配备一个LED驱动器,可靠性低,当驱动器故障造成LED灯具灭灯时,需要人工替换LED驱动器,维修成本高,特别是在一些应用场合,更是如此。比如,LED灯具应用于隧道和道路上,一旦LED灯具故障需要维修时,势必要封锁车道,给大众行车带来不便而且维修本身也存在一定的安全隐患,总的来说,在人力和物力的耗费上,维修成本较高。
目前LED驱动器常用的模式为:前级恒压模块+后级恒流模块。由于后级恒流模块不与电网直接相连,可靠性相对较高。因此,本领域技术人员需要解决的问题是前级恒压模块可靠性低的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种LED驱动器,能够提高前级恒压模块的可靠性。
本发明提供一种LED驱动器,包括:恒压模块、恒流模块和至少一个备份恒压模块;
所述恒压模块和每个备份恒压模块并联;
当所述恒压模块和备份恒压模块正常工作时,用于将输入端电压转换为恒压同时输出给所述恒流模块;当所述恒压模块和备份恒压模块任一模块失效时,剩余模块正常工作;所述恒流模块,用于将恒压转换为恒流输出给LED负载。
优选地,当所述恒压模块和所述备份恒压模块正常工作时,所述恒压模块降额使用或额定状态使用,所述备份恒压模块降额使用或额定状态使用。
优选地,还包括第一备份控制模块和第一传输模块;
所述第一传输模块包括连接在恒压模块和恒流模块之间的开关;
所述第一备份控制模块分别连接恒压模块和每个备份恒压模块,用于判断恒压模块和备份恒压模块中是否有模块失效;所述第一备份控制模块判断恒压模块和备份恒压模块中没有模块失效时,控制所述开关导通;所述第一备份控制模块判断恒压模块和备份恒压模块中有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块的输出功率时,控制所述开关以预设规律通断。
优选地,还包括第一检测模块和电流调节模块;
所述第一检测模块,用于采样所述恒流模块输入端的电流,当检测到恒流模块输入端的电流下降时,输出备份判断信号给所述电流调节模块;
所述电流调节模块,用于根据所述备份判断信号,控制所述恒流模块的输出电流减小。
优选地,还包括第二检测模块和电流调节模块;
所述第二检测模块,用于采样所述恒流模块输入端的电压,当检测到恒流模块输入端的电压下降时,输出备份判断信号给所述电流调节模块;
所述电流调节模块,用于根据所述备份判断信号,控制所述恒流模块的输出电流减小。
优选地,还包括第二备份控制模块和电流调节模块;
所述第二备份控制模块分别连接恒压模块和每个备份恒压模块,用于判断恒压模块和备份恒压模块中是否有模块失效,当判断没有模块失效时,不发送备份判断信号给所述电流调节模块;当判断有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块的输出功率时,发送备份判断信号给所述电流调节模块;
所述电流调节模块,用于根据所述备份判断信号,控制所述恒流模块的输出电流减小。
优选地,还包括第三备份控制模块、第二传输模块、第三检测模块和电流调节模块;
所述第二传输模块连接在恒压模块和恒流模块之间;
所述第三备份控制模块分别连接恒压模块和每个备份恒压模块,用于判断恒压模块和备份恒压模块中是否有模块失效,当判断没有模块失效时,控制所述第二传输模块将输入端的恒压直接输出;当判断有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块的输出功率时,控制所述第二传输模块将输入端的恒压经过调制后输出;
所述第三检测模块的输入端连接所述第二传输模块的输出端,输出端连接电流调节模块;用于检测第二传输模块的输出信号变化时,输出备份判断信号给所述电流调节模块;
所述电流调节模块,用于根据所述备份判断信号,控制所述恒流模块的输出电流减小。
优选地,还包括连接在所述第二传输模块和恒流模块之间的保持模块;
所述第二传输模块为串联在所述恒压模块和恒流模块之间的开关;当第三备份控制模块判断恒压模块和备份恒压模块中没有模块失效时,控制所述开关导通;当判断有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块的输出功率时,控制所述开关以预设规律通断;
所述保持模块用于将所述第二传输模块输出的功率信号滤平后输出至所述恒流模块。
优选地,所述恒压模块为PFC电路,所述备份恒压模块为备份PFC电路。
优选地,还包括PFC电路,所述PFC电路连接所述恒压模块的输入端,在所述PFC电路中潜在短路危险的器件的所在支路中连接有分断器件,当有器件短路时,该器件所在支路中的分断器件断开;当PFC电路故障时,所述LED驱动器工作在没有功率因数校正功能的不控整流状态。
优选地,所述PFC电路采用升压电路为主电路时,所述升压电路的输入端和输出端之间跨接有第一二极管,第一二极管的阳极接所述升压电路的输入端,第一二极管的阴极接所述升压电路的输出端。
优选地,还包括PFC电路和备份PFC电路;
所述PFC电路与恒压模块串联组成第一支路;
所述备份PFC电路与所述备份恒压模块串联组成第二支路;
所述第一支路和第二支路并联。
优选地,还包括至少一个备份恒流模块,用于将恒压模块输出的恒压转换为恒流后输出给LED负载;
所述备份恒流模块与所述恒流模块并联;或者,所述备份恒流模块的输入端连接所述恒压模块的输入端,所述备份恒流模块的输出端连接所述恒流模块的输出端。
优选地,当所述恒压模块和备份恒压模块中至少有一者采用隔离电路时,还包括整流模块和备份整流模块,所述整流模块的输出端连接所述恒压模块的输入端;
所述备份整流模块的输出端连接所述备份恒压模块的输入端;
所述备份整流模块、所述备份恒压模块组成的串联支路和所述整流电路、所述恒压模块组成的串联支路相互并联。
优选地,还包括分离模块,并联的恒压模块和备份恒压模块中分别连接有所述分离模块,当恒压模块和备份恒压模块正常工作时,分离模块导通;当恒压模块和备份恒压模块中有模块失效时,失效模块中的分离模块断开。
优选地,所述电流调节模块的输出端连接所述恒流模块中的电流环或调光线,用于减小所述恒流模块的输出电流。
优选地,所述保持模块包括二极管和电容;所述二极管串联于所述第二传输模块和恒流模块之间,所述电容并联于所述恒流模块的输入端。
优选地,所述分离模块为保险丝、二极管、三极管、MOS管、IGBT或继电器。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明提供的LED驱动器包括与恒压模块并联的备份恒压模块,因此,即使LED驱动器中的恒压模块发生故障,备份恒压模块也会继续正常工作,使LED灯具不灭灯,解决了因恒压模块失效而导致LED驱动器整体失效的问题,提高了LED驱动器的可靠性,减少了维修次数,降低了维修成本。而且只对主供电回路中恒压模块设置了备份恒压模块,即局部备份,局部备份成本低,却大幅度提高LED驱动器的整体可靠性。由于备份恒压模块与恒压模块相互并联,两者正常工作时,共同给后级的恒流模块供电,当相互备份的模块中,有一模块失效断开后,剩余模块自然给后级恒流模块供电,不需要在工作正常模块和失效模块之间切换,技术方案简单,易于实施。
附图说明
图1是本发明提供的LED驱动器实施例一结构图;
图2是本发明提供的LED驱动器实施例二结构图;
图3是本发明提供的LED驱动器实施例三结构图;
图4是本发明提供的LED驱动器实施例四结构图;
图5是本发明提供的LED驱动器实施例五结构图;
图6是本发明提供的LED驱动器实施例六结构图;
图7是本发明提供的LED驱动器实施例七结构图;
图8是本发明提供的LED驱动器实施例八结构图;
图9是本发明提供的基于图8的PFC电路图;
图10是本发明提供的LED驱动器实施例九结构图;
图11是本发明提供的LED驱动器实施例十结构图;
图12a是本发明提供的LED驱动器实施例十一的一种结构图;
图12b是本发明提供的LED驱动器实施例十一的另一种结构图;
图13是本发明提供的LED驱动器实施例十二结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
参见图1,该图为本发明提供的LED驱动器实施例一结构图。
本发明提供一种LED驱动器,包括:恒压模块200、恒流模块300和至少一个备份恒压模块400;
所述恒压模块200和每个备份恒压模块400并联;
所述恒压模块200和备份恒压模块400,用于将供电电源100转换为恒压同时输出给所述恒流模块300;当所述恒压模块200和备份恒压模块400任一模块失效时,剩余模块正常工作;
所述恒流模块300,用于将恒压转换为恒流输出给LED负载500。
本发明提供的LED驱动器包括与恒压模块并联的备份恒压模块,因此,即使LED驱动器中的恒压模块发生故障,备份恒压模块也会继续正常工作,使LED灯具不灭灯,解决了因恒压模块失效而导致LED驱动器整体失效的问题,提高了LED驱动器的可靠性,减少了维修次数,降低了维修成本。而且只对主供电回路中恒压模块设置了备份恒压模块,即局部备份,局部备份成本低,却大幅度提高LED驱动器的整体可靠性。由于备份恒压模块与恒压模块相互并联,两者正常工作时,共同给后级的恒流模块供电,当相互备份的模块中,有一模块失效断开后,剩余模块自然给后级恒流模块供电,不需要在工作正常模块和失效模块之间切换,技术方案简单,易于实施。
如图1所示,恒压模块200和备份恒压模块400都工作正常时(定义为正常状态),两者共同给恒流模块300供电,可以分为以下两种情况:第一种情况,恒压模块200和备份恒压模块400中有模块失效且剩余模块的总额定功率大于或等于所述恒流模块的输出功率;第二种情况,恒压模块200和备份恒压模块400中有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块的输出功率。需要说明的是,由于剩余模块可能是一个模块,也可能是两个或两个以上模块。当剩余模块是一个模块时,则该剩余模块的额定功率小于所述恒流模块的输出功率。当剩余模块是两个或两个以上模块时,指的是剩余模块的总额定功率小于恒流模块的输出功率。例如,剩余模块包括两个备份恒压模块,则这两个备份恒压模块的额定功率之和小于恒流模块的输出功率。
当所述恒压模块和所述备份恒压模块正常工作时,所述恒压模块工作在100%额定电流或者50%额定电流,所述备份恒压模块工作在100%额定电流或者50%额定电流。
额定状态使用,这里是指恒压模块和备份恒压模块的输出电流为额定电流。
降额使用,是相对额定状态使用而言的,这里是指恒压模块和备份恒压模块的输出电流小于额定电流。
第一种情况下,当恒压模块200和备份恒压模块400中有模块失效时,相当于剩余模块的负载加重,由于剩余模块的总额定功率大于等于所述恒流模块300的输出功率,此时,剩余模块的输出功率依据负载的加重而增加使其足以单独给后级恒流模块300供电,此种情况下,无论恒压模块200和备份恒压模块400中是否有模块失效,后级恒流模块300的输出功率基本不变。
下面具体举例对第一种情况进行说明。
例如,LED驱动器包括一个备份恒压模块,恒压模块和备份恒压模块的额定功率都为P1,正常工作时,两者都降额50%使用,恒流模块的输出功率为P2,则P2=50%P1+50%P1(即恒压模块和备份恒压模块中的任一模块的额定功率等于恒流模块的输出功率);当恒压模块和备份恒压模块中有模块失效时,剩余模块将从原来的50%降额使用升至额定状态使用,即P2=P1,才足以使其单独给恒流模块供电。这样可以保证恒流模块的输出功率不变。
下面具体举例对第二种情况进行说明。
第二种情况下,当恒压模块200和备份恒压模块400中有模块失效时,相当于剩余模块的负载加重,由于剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块的输出功率,因此,即使剩余模块的输出功率依据负载的加重而增加至其额定功率,也不足以单独给后级恒流模块300供电,此时,剩余模块的输出电流上升,剩余模块的电流环开始工作,剩余模块的输出电压下降甚至被拉跨,其工作在过载状态但仍不足以单独给后级恒流模块300供电,则恒流模块300的输出功率下降,且当前级剩余模块的输入电压下降甚至被拉跨至低于后级恒流模块300正常工作的输入电压范围时,后级恒流模块300就停止工作。需要说明的是,剩余模块长时间工作在过载状态,将会降低其内部器件的可靠性。
例如,LED驱动器包括一个备份恒压模块,恒压模块和备份恒压模块的额定功率都为P1,正常工作时,两者均额定状态使用,恒流模块的输出功率为P2,则P2=P1+P1(即恒压模块和备份恒压模块中的任一模块的额定功率小于恒流模块的输出功率);当恒压模块和备份恒压模块中有模块失效时,剩余模块由于已经额定工作,即使过载工作也不足以使其单独给后级恒流模块供电,则恒流模块的输出功率下降为P2′,P2′≈P1。
为了解决以上第二种情况存在的问题,本发明提供了解决方案,使恒流模块的输出功率随着输入功率的下降而下降,相当于剩余模块的负载没有加重,剩余模块不会出现输出电压被拉跨的现象和过载工作的情况。下面结合附图对具体实施例进行介绍。
参见图2,该图为本发明提供的LED驱动器实施例二结构图。
本实施例提供的LED驱动器除了包括恒压模块200和备份恒压模块400以外,还包括第一备份控制模块600和第一传输模块700;
所述第一传输模块700包括连接在恒压模块200和恒流模块300之间的开关S;
所述第一备份控制模块600分别连接恒压模块200和每个备份恒压模块400,用于判断恒压模块200和备份恒压模块400中是否有模块失效;所述第一备份控制模块600判断恒压模块200和备份恒压模块400中没有模块失效时,控制所述开关S导通;所述第一备份控制模块600判断恒压模块200和备份恒压模块400中有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块的输出功率时,控制所述开关S以预设规律通断。所述预设规律确定了所述开关S的通断频率、占空比等。
需要说明的是,在具体实现中,第一备份控制模块600的两个输入端接口分别连接恒压模块200和备份恒压模块400,当有模块失效时,第一备份控制模块600通过检测两个输入端接口容易识别是哪一模块失效,而恒压模块200和备份恒压模块400的额定功率同恒流模块300的输出功率大小关系早在选定三者的时候就已知,因此,第一备份控制模块600依据其自身的判断是否有模块失效的功能和识别哪一模块失效的功能结合上述三者的有关功率大小的已知关系,就可获知剩余模块的额定功率是否小于恒流模块的输出功率。
当恒压模块200和备份恒压模块400中有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块300的输出功率时,第一备份控制模块600控制开关S以预设规律通断,即S不会一直导通,这样是为了降低恒流模块300的输入功率。当恒流模块300输入的功率降低时,输出功率也会随之降低。这样没有失效的模块将可以维持正常的工作,不会出现剩余模块输出电压被拉跨或过载工作的情况。
参见图3,该图为本发明提供的LED驱动器实施例三结构图。
本实施例提供的LED驱动器除了包括恒压模块200和备份恒压模块400以外,还包括第一检测模块800和电流调节模块900;
所述第一检测模块800,用于采样所述恒流模块300输入端的电流,当检测到恒流模块300输入端的电流下降时,输出备份判断信号给所述电流调节模块900;
所述电流调节模块900,用于根据所述备份判断信号,控制所述恒流模块300的输出电流减小。
由于恒压模块200和备份恒压模块400都工作正常时,恒流模块300的输入电流Iin为恒压模块200和备份恒压模块400的输出电流之和,当恒压模块200和备份恒压模块400中有模块失效且剩余模块即使因为负载的加重而提高输出功率至其额定功率(若剩余模块原来已经工作在额定状态,即其输出功率原来已经是额定功率,则不会因负载的加重而提高)也仍小于所述恒流模块300的输出功率时,Iin必定下降。因此,第一检测模块800可以根据恒流模块300输入端电流的下降来确定前级有模块失效导致剩余模块不足以单独给所述恒流模块300供电。
图3所示的实施例是通过检测恒流模块300输入端的电流来判断恒压模块200和备份恒压模块400是否有模块失效。下面图4提供的实施例是通过检测恒流模块300输入端的电压来判断恒压模块200和备份恒压模块400是否有模块失效。
参见图4,该图为本发明提供的LED驱动器实施例四结构图。
本实施例提供的LED驱动器除了包括恒压模块200和备份恒压模块400以外,还包括第二检测模块800a和电流调节模块900;
所述第二检测模块800a,用于采样所述恒流模块300输入端的电压,当检测到恒流模块300输入端的电压下降时,输出备份判断信号给所述电流调节模块900;
所述电流调节模块900,用于根据所述备份判断信号,控制所述恒流模块300的输出电流减小。
由于恒压模块200和备份恒压模块400都工作正常时,恒流模块300的输入电压恒定不变,当恒压模块200和备份恒压模块400中有模块失效且剩余模块即使因为负载的加重而提高输出功率至其额定功率(若剩余模块原来已经工作在额定状态,即其输出功率原来已经是额定功率,则不会因负载的加重而提高)也仍小于所述恒流模块300的输出功率时,剩余模块的输出电压会下降甚至被拉跨。因此,第二检测模块800a可以根据恒流模块300输入端电压的下降来确定前级有模块失效导致剩余模块不足以单独给所述恒流模块300供电。
参见图5,该图为本发明提供的LED驱动器实施例五结构图。
本实施例提供的LED驱动器除了包括恒压模块200和备份恒压模块400以外,还包括第二备份控制模块600a和电流调节模块900;
所述第二备份控制模块600a分别连接恒压模块200和每个备份恒压模块400,用于判断恒压模块200和备份恒压模块400中是否有模块失效,当判断没有模块失效时,不发送备份判断信号给所述电流调节模块;当判断有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块300的输出功率时,发送备份判断信号给所述电流调节模块900;
所述电流调节模块900,用于根据所述备份判断信号,控制所述恒流模块300的输出电流减小。
需要说明的是,在具体实现中,第二备份控制模块600a的两个输入端接口分别连接恒压模块200和备份恒压模块400,当有模块失效时,第一备份控制模块600通过检测两个输入端接口容易识别是哪一模块失效,而恒压模块200和备份恒压模块400的额定功率同恒流模块300的输出功率大小关系早在选定三者的时候就已知,因此,第二备份控制模块600a依据其自身的判断是否有模块失效的功能和识别哪一模块失效的功能结合上述三者的有关功率大小的已知关系,就可获知剩余模块的额定功率是否小于恒流模块300的输出功率。
本实施例中,当恒压模块200和备份恒压模块400中有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块300的输出功率时,失效模块的控制芯片停止工作,并向第二备份控制模块600a发送信号,则第二备份控制模块600a便可以获知模块失效的时刻。当第二备份控制模块600a获知有模块失效时,发送备份判断信号给所述电流调节模块900。
参见图6,该图为本发明提供的LED驱动器实施例六结构图。
本实施例提供的LED驱动器除了包括恒压模块200和备份恒压模块400以外,还包括第三备份控制模块600b、第二传输模块700a、第三检测模块800b和电流调节模块900;
所述第二传输模块700a连接在恒压模块200和恒流模块300之间;
所述第三备份控制模块600b分别连接恒压模块200和每个备份恒压模块400,用于判断恒压模块200和备份恒压模块400中是否有模块失效,当判断没有模块失效时,控制所述第二传输模块700a将输入端的恒压直接输出;当判断有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块300的输出功率时,控制所述第二传输模块700a将输入端的恒压经过调制后输出;
所述第三检测模块800b的输入端连接所述第二传输模块700a的输出端,输出端连接电流调节模块900;用于检测第二传输模块700a的输出信号变化时,输出备份判断信号给所述电流调节模块900;
所述电流调节模块900,用于根据所述备份判断信号,控制所述恒流模块300的输出电流减小。
需要说明的是,在具体实现中,第三备份控制模块600b的两个输入端接口分别连接恒压模块200和备份恒压模块400,当有模块失效时,第一备份控制模块600通过检测两个输入端接口容易识别是哪一模块失效,而恒压模块200和备份恒压模块400的额定功率同恒流模块300的输出功率大小关系早在选定三者的时候就已知,因此,第三备份控制模块600b依据其自身的判断是否有模块失效的功能和识别哪一模块失效的功能结合上述三者的有关功率大小的已知关系,就可获知剩余模块的额定功率是否小于恒流模块300的输出功率。
参见图7,该图为本发明提供的LED驱动器实施例七结构图。
基于图6提供的实施例,本实施例还包括连接在所述第二传输模块700a和恒流模块300之间的保持模块1000;
所述第二传输模块700a为串联在所述恒压模块200和恒流模块300之间的开关S;当第三备份控制模块600b判断恒压模块200和备份恒压模块400中没有模块失效时,控制所述开关S导通;当判断没有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块300的输出功率时,控制所述开关S以预设规律通断。所述预设规律确定了所述开关S的通断频率、占空比等。
具体地,所述第三检测模块800b检测到所述开关S输出电压为方波时,输出备份判断信号给电流调节模块900;
所述保持模块1000,用于将所述第二传输模块700a输出的功率信号滤平后输出给恒流模块300。具体地,可以为将S输出的方波电压稳定后输出给恒流模块300,从而使得第二传输模块700a输出的方波电压不影响恒流模块300的正常工作。
优选地,本发明实施例提供的所述保持模块1000可以包括二极管D和电容C;所述二极管D串联于所述第二传输模块700a和恒流模块300之间,所述电容C并联于所述恒流模块300的输入端。
需要说明的是,以上实施例中,图3-图7所示实施例中,所述电流调节模块900的输出端可以连接所述恒流模块300中的电流环或调光线,用于减小所述恒流模块300的输出电流。
需要说明的是,以上所有实施例图1-图7中,所述恒压模块可以为PFC电路,所述备份恒压模块也可以为备份PFC电路。
需要说明的是,以上所有实施例图1-图7中,主供电回路中还可以包括PFC电路1001,所述PFC电路1001连接在恒压模块200的输入端,具体可以参见图8。在所述PFC电路1001中潜在短路危险的器件的所在支路中连接有分断器件,当有器件短路时,该器件所在支路中的分断器件断开。所述分断器件可以为快速熔断保险丝。
图8所示实施例中,没有对PFC电路1001进行备份,是因为PFC电路1001即使出现故障,也不会影响后级电路的正常工作,只是此时,LED驱动器工作在没有功率因数校正功能的不控整流状态,而且此种局部备份方式下,降低了备份成本,提高了驱动器的可靠性。
参见图9,该图为本发明提供的基于图8的PFC电路图。
所述PFC电路采用升压电路为主电路时,所述升压电路的输入端和输出端之间跨接有第一二极管D1,第一二极管D1的阳极接所述升压电路的输入端,第一二极管D1的阴极接所述升压电路的输出端。当升压电路正常工作时,实现功率因数校正功能,又由于升压电路的输出电压大于输入电压,且输出电压基本稳定不变,D1不起作用;当升压电路故障时,其不能实现功率因数校正功能,则D1提供通路,实现不控整流。
所述升压电路是指其输出电压大于输入电压的开关电源拓扑,比如boost电路。当boost电路正常工作时,实现功率因数校正功能,又由于其为升压电路,且输出电压基本稳定不变,D1不起作用;当boost故障时,其不能实现功率因数校正功能,则D1提供通路,实现不控整流。
参见图10,该图为本发明提供的LED驱动器实施例九结构图。
本实施例提供的LED驱动器在图1提供的LED驱动器的基础上,还包括PFC电路1001和备份PFC电路1001a;
所述PFC电路1001与恒压模块200串联组成第一支路;
所述备份PFC电路1001a与所述备份恒压模块400串联组成第二支路;
所述第一支路和第二支路并联。
需要说明的是,本实施例中所述备份恒压模块400可以额定状态使用,也可以降额使用。
需要说明的是,以上所有实施例中,恒压模块和备份恒压模块都是相对而言的,当备份恒压模块先失效时,所述恒压模块就起到“备份”作用。
需要说明的是,上述所有实施例中,相互并联的恒压模块和备份恒压模块中各自连接有分离模块,确保当分离模块所在模块正常工作时,该分离模块导通,当分离模块所在模块失效时,该分离模块起到断开作用,从而不影响剩余模块的正常工作。
需要说明的是,上述所有实施例中,恒压模块和备份恒压模块中可以分别连接保险丝。为确保两者中任意一者故障时,该故障无论是器件短路或是断路引起的,都要使故障器件所在的支路断开,因此可以在各相互备份的模块中均串接保险丝。
所述分离模块可以是保险丝、二极管、三极管、MOS管、IGBT或继电器。
当分离模块为二极管时,利用二极管的单向导通性,则从二极管的阴极至阳极的电流方向上起到断开作用。
下面以分离模块为隔离二极管为例来介绍。
参见图11,该图为本发明提供的LED驱动器实施例十结构图。
本实施例中,恒压模块200和备份恒压模块400的输出端均串接二极管后再并联。如图11所示,恒压模块200与第一二极管D1串联,备份恒压模块400与第二二极管D2串联。
例如,当恒压模块200故障不输出电流时,为了不影响备份恒压模块400的正常工作,恒压模块200的输出端通过第一二极管D1与备份恒压模块400的输出端相连,当恒压模块200的输出端短路时,由于D1的单向导通性,不会把备份恒压模块400的输出端一起短路,保证其能正常工作。
当所述分离模块为MOS管或继电器等受控器件时,其通断由自身的受控端(比如MOS管的栅极)决定,因此,所述受控端的驱动电路接收受控器件所在模块失效的通知信号。
参见图12a和图12b,该图为本发明提供的LED驱动器实施例十一结构图。
本实施例在上述所有实施例的基础上,提供的LED驱动器还包括至少一个备份恒流模块1002,用于将恒压模块200输出的恒压转换为恒流后输出给LED负载500;
参见图12a,所述备份恒流模块1002与恒流模块300并联,或者参见图12b,所述备份恒流模块1002的输入端连接所述恒压模块200的输入端,所述备份恒流模块1002的输出端连接所述恒流模块300的输出端。
参见图13,该图为本发明提供的LED驱动器实施例十二结构图。
当所述恒压模块200和备份恒压模块400中至少有一者采用隔离电路时,还包括整流模块1003和备份整流模块1003a,所述整流模块1003的输出端连接所述恒压模块200的输入端;
所述备份整流模块1003a的输出端连接所述备份恒压模块400的输入端;
所述备份整流模块1003a、备份恒压模块400组成的串联支路和所述整流模块1003、所述恒压模块200组成的串联支路相互并联。
需要说明的是,本实施例的应用基础是恒压模块200和备份恒压模块400中至少一者为隔离电路,原因是,若两者均为非隔离电路,即两者共地,当整流模块短路失效时,会把备份整流电路也短路,这样将无法起到备份的作用。
需要说明的是,恒压模块和备份恒压模块相互并联,相当于两个恒压源并联,则恒压模块和备份恒压模块中各自的控制电路需要设定两者输出的预设恒压值相同。恒压模块和备份恒压模块并联后给同一个负载供电,需要确定前级各个供电模块(包括恒压模块和备份恒压模块)的输出电流大小,则恒压模块和备份恒压模块中各自包含有电流分配电路,用于确定相互并联的供电模块的输出电流比例。比如,一个恒压模块和一个备份恒压模块的输出电流分别为I1和I2,两者并联后输出的总电流为Io=I1+I2,电流分配电路可以确定I1∶I2=1∶1,或者I1∶I2=1∶2等。
所述恒压模块、备份恒压模块、PFC电路可以采用开关电源拓扑。
所述恒流模块可以是开关电源拓扑,也可以是线性限流电路。
所述恒流模块可以为多个,多个恒流模块的输入端相互连接,每个恒流模块用于驱动一组LED负载。
所述备份恒压模块也可以为多个,当备份恒压模块为一个时,本发明提供的LED驱动器为1+1备份电路;当备份恒压模块为多个时,本发明提供的LED器为N+1备份电路,可靠性更高。
本发明中的LED负载一般采用恒流驱动器,即恒压模块后面连接有恒流模块,通过该恒流模块直接给LED负载供电,当恒压模块或者备份恒压模块中有模块失效时,由于前级恒压模块和后级恒流模块之间的通信,避免了恒流模块因失效的恒压模块拉跨剩余模块。
本发明实施例提供的LED驱动器中,恒压模块、备份恒压模块、第一备份控制模块或第二备份控制模块或第三备份控制模块可以封装在一个外壳内,作为一个驱动器,还可以把第一传输电路或第二传输电路一同封装在上述外壳中,这样大大增加了LED驱动器的可靠性,共用一个外壳,减少了结构件与PCB,进一步节约了器件成本和生产成本。
需要说明的是,上述所有实施例中的恒压模块和备份恒压模块可以封装在同一外壳中,恒流模块独立封装;或者恒压模块、备份恒压模块、恒流模块可以封装在同一外壳中。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (18)

1.一种LED驱动器,其特征在于,包括:恒压模块、恒流模块和至少一个备份恒压模块;
所述恒压模块和每个备份恒压模块并联;所述恒压模块和备份恒压模块中各自的控制电路需要设定两者输出的预设恒压值相同;所述恒压模块和备份恒压模块中各自包含有电流分配电路;所述电流分配电路,用于确定相互并联的恒压模块和备份恒压模块的输出电流比例;
当所述恒压模块和备份恒压模块正常工作时,用于将输入端电压转换为恒压同时输出给所述恒流模块;当所述恒压模块和备份恒压模块任一模块失效时,剩余模块正常工作;所述恒流模块,用于将恒压转换为恒流输出给LED负载。
2.根据权利要求1所述的LED驱动器,其特征在于,当所述恒压模块和所述备份恒压模块正常工作时,所述恒压模块降额使用或额定状态使用,所述备份恒压模块降额使用或额定状态使用。
3.根据权利要求2所述的LED驱动器,其特征在于,还包括第一备份控制模块和第一传输模块;
所述第一传输模块包括连接在恒压模块和恒流模块之间的开关;
所述第一备份控制模块分别连接恒压模块和每个备份恒压模块,用于判断恒压模块和备份恒压模块中是否有模块失效;所述第一备份控制模块判断恒压模块和备份恒压模块中没有模块失效时,控制所述开关导通;所述第一备份控制模块判断恒压模块和备份恒压模块中有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块的输出功率时,控制所述开关以预设规律通断。
4.根据权利要求2所述的LED驱动器,其特征在于,还包括第一检测模块和电流调节模块;
所述第一检测模块,用于采样所述恒流模块输入端的电流,当检测到恒流模块输入端的电流下降时,输出备份判断信号给所述电流调节模块;
所述电流调节模块,用于根据所述备份判断信号,控制所述恒流模块的输出电流减小。
5.根据权利要求2所述的LED驱动器,其特征在于,还包括第二检测模块和电流调节模块;
所述第二检测模块,用于采样所述恒流模块输入端的电压,当检测到恒流模块输入端的电压下降时,输出备份判断信号给所述电流调节模块;
所述电流调节模块,用于根据所述备份判断信号,控制所述恒流模块的输出电流减小。
6.根据权利要求2所述的LED驱动器,其特征在于,还包括第二备份控制模块和电流调节模块;
所述第二备份控制模块分别连接恒压模块和每个备份恒压模块,用于判断恒压模块和备份恒压模块中是否有模块失效,当判断没有模块失效时,不发送备份判断信号给所述电流调节模块;当判断有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块的输出功率时,发送备份判断信号给所述电流调节模块;
所述电流调节模块,用于根据所述备份判断信号,控制所述恒流模块的输出电流减小。
7.根据权利要求2所述的LED驱动器,其特征在于,还包括第三备份控制模块、第二传输模块、第三检测模块和电流调节模块;
所述第二传输模块连接在恒压模块和恒流模块之间;
所述第三备份控制模块分别连接恒压模块和每个备份恒压模块,用于判断恒压模块和备份恒压模块中是否有模块失效,当判断没有模块失效时,控制所述第二传输模块将输入端的恒压直接输出;当判断有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块的输出功率时,控制所述第二传输模块将输入端的恒压经过调制后输出;
所述第三检测模块的输入端连接所述第二传输模块的输出端,输出端连接电流调节模块;用于检测第二传输模块的输出信号变化时,输出备份判断信号给所述电流调节模块;
所述电流调节模块,用于根据所述备份判断信号,控制所述恒流模块的输出电流减小。
8.根据权利要求7所述的LED驱动器,其特征在于,还包括连接在所述第二传输模块和恒流模块之间的保持模块;
所述第二传输模块为串联在所述恒压模块和恒流模块之间的开关;当第三备份控制模块判断恒压模块和备份恒压模块中没有模块失效时,控制所述开关导通;当判断有模块失效且剩余模块的总额定功率小于所述恒流模块的输出功率时,控制所述开关以预设规律通断;
所述保持模块用于将所述第二传输模块输出的功率信号滤平后输出至所述恒流模块。
9.根据权利要求1-8任一项所述的LED驱动器,其特征在于,所述恒压模块为PFC电路,所述备份恒压模块为备份PFC电路。
10.根据权利要求1-8任一项所述的LED驱动器,其特征在于,还包括PFC电路,所述PFC电路连接所述恒压模块的输入端,在所述PFC电路中潜在短路危险的器件的所在支路中连接有分断器件,当有器件短路时,该器件所在支路中的分断器件断开;当PFC电路故障时,所述LED驱动器工作在没有功率因数校正功能的不控整流状态。
11.根据权利要求10所述的LED驱动器,其特征在于,所述PFC电路采用升压电路为主电路时,所述升压电路的输入端和输出端之间跨接有第一二极管,第一二极管的阳极接所述升压电路的输入端,第一二极管的阴极接所述升压电路的输出端。
12.根据权利要求1-8任一项所述的LED驱动器,其特征在于,还包括PFC电路和备份PFC电路;
所述PFC电路与恒压模块串联组成第一支路;
所述备份PFC电路与所述备份恒压模块串联组成第二支路;
所述第一支路和第二支路并联。
13.根据权利要求1-8任一项所述的LED驱动器,其特征在于,还包括至少一个备份恒流模块,用于将恒压模块输出的恒压转换为恒流后输出给LED负载;
所述备份恒流模块与所述恒流模块并联;或者,所述备份恒流模块的输入端连接所述恒压模块的输入端,所述备份恒流模块的输出端连接所述恒流模块的输出端。
14.根据权利要求1-8任一项所述的LED驱动器,其特征在于,当所述恒压模块和备份恒压模块中至少有一者采用隔离电路时,还包括整流模块和备份整流模块,所述整流模块的输出端连接所述恒压模块的输入端;
所述备份整流模块的输出端连接所述备份恒压模块的输入端;
所述备份整流模块、所述备份恒压模块组成的串联支路和所述整流电路、所述恒压模块组成的串联支路相互并联。
15.根据权利要求1-8任一项所述的LED驱动器,其特征在于,还包括分离模块,并联的恒压模块和备份恒压模块中分别连接有所述分离模块,当恒压模块和备份恒压模块正常工作时,分离模块导通;当恒压模块和备份恒压模块中有模块失效时,失效模块中的分离模块起到断开作用。
16.根据权利要求4、5、6、7、8任一项所述的LED驱动器,其特征在于,所述电流调节模块的输出端连接所述恒流模块中的电流环或调光线,用于减小所述恒流模块的输出电流。
17.根据权利要求8所述的LED驱动器,其特征在于,所述保持模块包括二极管和电容;所述二极管串联于所述第二传输模块和恒流模块之间,所述电容并联于所述恒流模块的输入端。
18.根据权利要求15所述的LED驱动器,其特征在于,所述分离模块为保险丝、二极管、三极管、MOS管、IGBT或继电器。
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