CN103747593B - 一种多相并联led驱动电源及其调光方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多相并联LED驱动电源及调光方法，该驱动电源由输入整流、PFC电路、开关并联网络、LCL-T型谐振网络和输出整流滤波等组成。开关并联网络由n个并联逆变模块组成，在保证大功率输出的同时，减小了各并联模块中功率器件的电流应力。并联逆变模块中包含两个兼有移相调光功能的调光模块，通过调节调光模块中半桥桥臂的移相角度改变驱动电源输出电流大小，并通过两个调光模块的移相组合拓展了调光范围，实现了全范围调光。

Description

一种多相并联LED驱动电源及其调光方法

技术领域

本发明涉及LED驱动电源技术领域，特别是一种多相并联LED驱动电源及调光方法。

背景技术

近年来，能源紧缺的现状使得人们愈发认识到节能减排的重要性。LED作为一种新型的照明光源具有寿命长、节能环保等优点，在道路照明、隧道照明等大功率照明场合得到广泛的应用。LED调光则可以节约能源，调节空间视觉效果，同时还可以延长LED的使用寿命，提高LED灯的可靠性。

根据LED的伏安特性，为保证其可靠的工作，LED需要使用恒流驱动，现有大功率LED驱动器大多采用LLC谐振变换器，通过改变工作频率的方法实现恒流输出，但当要求LED驱动器适应不同LED颗数时，谐振变换器工作频率可能需要大范围变化，这对EMI滤波器和磁性元件的设计要求较高，且电路容易偏离谐振点，使电路无法实现恒流输出；而且随着LED的推广使用，对LED调光应用的需要也越来越广泛。LLC谐振变换器虽然可以通过改变工作频率的方法实现LED的调光，但因在调光过程中，LED的等效电阻的会不断变化，这将导致LLC的电压增益不断变换，使得电路的设计更为复杂，且无法实现大范围调光。

发明内容

本发明的目的是提供一种多相并联LED驱动电源，能实现LED全范围调光。

本发明采用以下方案实现：一种多相并联LED驱动电源，其特征在于：包括依次连接的输入整流、PFC电路、开关并联网络、LCL-T型谐振网络和输出整流滤波电路；所述的开关并联网络由n个并联的逆变模块组成，其中两个逆变模块兼有移相功能可用作调光模块，n不小于3。

在本发明一实施例中，所述的n个并联的逆变模块是由n个半桥桥臂并联组成，其中n个并联半桥桥臂中的两个桥臂采用移相控制用于调光，其余桥臂均采用同步控制用于扩大功率输出。

本发明的另一目的是提供一种上述多相并联LED驱动电源的调光方法，该方法的特征在于：当所述n个并联的逆变模块均为同步控制时，该LED驱动电源的输出功率最大，当一个调光模块移相控制时，随着移相角度的增加，LED输出功率逐渐减小后又逐渐增大，输出功率存在极小值但还不能调到零；若在极小值处固定该调光模块的移相角度，转而调节第二个调光模块的移相角度，输出功率将从该极小值处逐渐减小到零；为实现LED全范围平滑调光，选取一个调光模块的移相范围为0-，另一个调光模块的移相范围为-。

本发明利用多相并联LCL-T型谐振电路自身的特性，开关并联网络由n个并联逆变模块组成，在保证大功率输出的同时，减小了各并联模块中功率器件的电流应力。并联逆变模块中包含两个兼有移相调光功能的调光模块，通过调节调光模块中半桥桥臂的移相角度改变驱动电源输出电流大小，并通过两个调光模块的移相组合拓展了调光范围，电路结构简单且实现了全范围调光，调光精度高。

附图说明

图1是本发明电路原理框图。

图2多相并联LED驱动电源原理图。

图3LCL-T并联型谐振变换器交流等效电路。

图4各模块输出电压时序图。

图5φ ₁=0，φ ₂变化时各桥臂驱动信号波形。

图6φ ₁=0，φ ₂变化时输出电流I的变化曲线。

图7φ ₁、φ ₂都改变时各桥臂驱动信号波形。

图8当φ ₁、φ ₂变化时输出电流I的变化曲线。

图9、φ ₁变化时各桥臂驱动信号波形。

图10当、φ ₁变化时输出电流I的变化曲线。

图11移相角φ与输出电流I的关系曲线。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明提供一种多相并联LED驱动电源，其特征在于：包括依次连接的输入整流、PFC电路、开关并联网络、LCL-T型谐振网络和输出整流滤波电路；所述的开关并联网络由n个并联的逆变模块组成，其中两个逆变模块兼有移相功能可用作调光模块，n不小于3。

请参见图2，本实施例中所述开关并联网络由n个半桥桥臂并联组成，n个并联半桥桥臂中的两个桥臂采用移相控制，其余桥臂均为同步控制，可以实现大功率输出和调光控制。

为了让一般技术人员更好的理解本发明，下面对一项调光原理做进一步说明。

在各桥臂的导通时序不同的情况下，采用基波近似法对三相并联LCL-T型谐振型变换器进行分析，得到如图3所示的交流等效电路。其中u ₁为逆变模块1输出电压，u ₂为调光模块1输出电压，u ₃为调光模块2输出电压。

假设以逆变模块1输出电压相位为相位基准，则有：

其中：逆变模块1的初始相角为0，φ ₁为调光模块1输出电压的初始相角，φ ₂为调光模块2输出电压的初始相角。其时序图如图4所示。

当只有调光模块2移相时，即令φ ₁=0，φ ₂可变，则各桥臂上管的驱动信号波形如图5所示。输出电流值I与移相角φ ₂关系曲线，如图6所示，当时，输出电流值I先逐渐减小，后逐渐增加，当时，输出电流值I的值达到最小，但其值约为最大值的1/3，所以单独改变一个调光模块的移相角度不能实现全范围的调光。

当调光模块2和调光模块1的相位φ ₂和φ ₁都发生变化时，各桥臂上管的驱动信号波形如图7所示，则输出电流值I与相位φ ₁、φ ₂关系如图8所示。可以看出通过改变φ ₁、φ ₂的大小，可以使输出电流在全范围内变化；输出电流为0则必有φ ₁=4π/3，φ ₂=2π/3或φ ₁=2π/3，φ ₂=4π/3。为实现全范围平滑调光，选取调光模块2的移相角度φ ₂在0和之间变化，移相角度φ ₂增加，输出电流逐渐减小，当时，转而调整调光模块1的移相角度φ ₁，且φ ₁的取值在和之间变化，移相角度φ ₁增加，输出电流也逐渐减小，当时输出值达到0。

当调光模块2的相位固定在φ ₂=2π/3，调光模块1的相位φ ₁改变时，各桥臂上管的驱动信号波形如图9所示，输出电流值I与移相角度φ ₁关系曲线如图10所示，可以看出：当时，随着移相角度φ ₁的增大，输出电流值I逐渐增大，当时，输出电流值I达到最大值；移相角度φ ₁继续增大，输出电流值I则逐渐减小，当时，输出电流值I变为0；而后输出电流值又随着φ ₁的增大而变大。因此，当调光模块2的移相角度时，为实现LED平滑调光，选取调光模块1的移相范围为-。

根据上述分析，本发明最终得出的移相角度φ与输出电流值I的关系曲线如图11所示，实线部分为移相角度φ ₁=0，移相角度φ ₂在0和之间变化时输出电流值随移相角度φ ₂变化曲线；虚线部分为移相角度φ ₂=2π/3，移相角度φ ₁在和之间变化时输出电流值随移相角度φ ₁变化曲线。从中可以看出，输出电流的变化曲线基本上是平滑的，说明输出电流可以实现连续变化，而LED的亮度和驱动电流几乎是成正比关系的，所以LED的亮度也是可以实现全范围连续变化的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (1)

1.一种多相并联LED驱动电源的调光方法，其特征在于：所述多相并联LED驱动电源包括依次连接的输入整流、PFC电路、开关并联网络、LCL-T型谐振网络和输出整流滤波电路；所述的开关并联网络由n个并联的逆变模块组成，其中两个逆变模块兼有移相功能可用作调光模块，n不小于3；所述的n个并联的逆变模块是由n个半桥桥臂并联组成，其中n个并联半桥桥臂中的两个桥臂采用移相控制用于调光，其余桥臂均采用同步控制用于扩大功率输出；当所述n个并联的逆变模块均为同步控制时，该LED驱动电源的输出功率最大，在0～2π内，当第一调光模块移相控制时，随着移相角度的增加，LED输出功率逐渐减小后又逐渐增大，输出功率存在极小值但还不能调到零；若在极小值处固定该第一调光模块的移相角度，转而调节第二调光模块的移相角度，输出功率将从该极小值处逐渐减小到零；为实现LED全范围平滑调光，选取第一调光模块的移相范围为第二调光模块的移相范围为 $\frac{2\mathrm{\π}}{3}~\frac{4\mathrm{\π}}{3}.$