CN104283442B - 一种具有多路输出的电流平衡电路 - Google Patents

一种具有多路输出的电流平衡电路 Download PDF

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Abstract

依据本发明的一种具有多路输出的电流平衡电路，利用第一均流元件对同一副边绕组的对应的两个整流电路进行均流，利用第二均流元件对不同副边绕组之间的电流进行均流，以此实现多个整流电路之间的输出电流平衡，同时不需要任何额外的有源器件及控制。依据本发明的这种电流平衡电路，适用于副边多个绕组的情况，通过均流元件的自身特性实现多路输出之间的电流平衡。即使在大功率的应用场合，低耐压的整流二极管和滤波电容也可以满足要求，不仅提高了整个系统的转换效率，采用小容值的滤波电容也节省了体积和成本，同时电路结构简单，容易实现。依据本发明的电流平衡电路，适用于需要多个相等电流输出的供电场合，尤其适用于多路输出LED驱动器。

Description

一种具有多路输出的电流平衡电路
本申请是申请日为2012月02月15日，申请号为201210032720.7，发明名称为“一种具有多路输出的电流平衡电路”的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种具有多路输出的电路，尤其涉及一种具有多路输出的电流平衡电路。
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串组合使用。LED的亮度与其流过的正向电流大小直接相关：一般来说，流过LED的正向电流越大，其亮度将越大。为了实现多个LED的亮度均衡，通常要精确均衡流过多个LED串的正向电流。LLC谐振直流变换器具有很高的转换效率，目前广泛适用于LED驱动的场合，其原理框图如图1所示，其副边绕组对应的两个整流回路通过隔直电容C1的达到电流平衡，而不需要任何有源元件和有源控制，但是这仅能够实现同个副边绕组、两个LED串之间的电流平衡，当串联的LED数目过多时，LED串端电压过高，将导致整流器件上的耐压增高，而高耐压的二极管正向压降较大，其导通损耗及反向恢复损耗不可忽略，因此导致整个系统的转换效率难以进一步优化提高。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。
针对图1所示的方案只能实现两个LED串之间的电流平衡，申请号为201110133497.0的发明专利提出了一种电流平衡电路，其基本的原理框图如图2所示，其中第一均流元件平衡第一及第二发光二极管组件接收的电流，第二均流元件平衡第二及第三发光二极管组件接收的电流。
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电流平衡电路，其利用第一均流元件对同一副边绕组的对应的两个整流电路进行均流，利用第二均流元件对不同副边绕组之间的电流进行均流，以此实现多个整流电路之间的输出电流平衡，同时不需要任何额外的有源器件及控制。
依据本发明一实施例的一种具有多路输出的电流平衡电路，包括一变压器，所述变压器包括一原边绕组和至少两个副边绕组，其中所述原边绕组接收一交流输入电流；
所述副边绕组向对应的第一整流电路和第二整流电路的输入端供电；所述第一整流电路和第二整流电路的输出端为所述电流平衡电路的输出端；
所述副边绕组与第一均流元件相连接；所述第一均流元件用以实现同一所述副边绕组对应的第一整流电路和第二整流电路之间的电流均流；
不同的所述副边绕组对应的第二整流电路依次通过第二均流元件连接，所述第二均流元件用以实现不同的所述副边绕组之间的电流均流。
进一步地，所述第一均流元件包括第一均流电容。
进一步地，所述第二均流元件包括第二均流电容，其一端分别连接通两个不同的的所述副边绕组对应的第二整流电路，另一端接地。
进一步地，所述第一整流电路包括第一二极管、第二二极管、第一滤波电容；所述第一二极管与第二二极管依次串联并与所述第一滤波电容并联后连接至地；
所述第一二极管与第二二极管的公共连接点为所述第一整流电路的输入端；所述第一滤波电容的两端为所述第一整流电路的输出端。
进一步地，所述第二整流电路包括第三二极管、第四二极管、第二滤波电容；
所述第三二极管与第四二极管依次串联连接；所述第三二极管的阴极与所述第二滤波电容的第一端连接，所述第二滤波电容的第二端作为所述第二整流电路的第一连接端；所述第四二极管的阳极作为所述第二整流电路的第二连接端；
所述第三二极管与第四二极管的公共连接点为所述第二整流电路的输入端；所述第二滤波电容的两端为所述第二整流电路的输出端；
不同的副边绕组对应的所述第二整流电路通过第一连接端和第二连接端依次相连，其公共连接点连接至所述第二均流元件。
优选地，所述电流平衡电路的多路输出端连接的负载为一个或多个串联连接的发光二极管。
依据本发明的电流平衡电路，适用于副边多个绕组的情况，通过均流元件的自身特性实现多路输出之间的电流平衡。即使在大功率的应用场合，低耐压的整流二极管和滤波电容也可以满足要求，不仅提高了整个系统的转换效率，采用小容值的滤波电容也节省了体积和成本，同时电路结构简单，容易实现。依据本发明的电流平衡电路，适用于需要多个相等电流输出的供电场合，尤其适用于多路输出LED驱动器。
附图说明
图1所示为现有技术中两路输出的电流平衡电路的原理框图；
图2所示为现有技术中多路输出的电流平衡电路的原理框图；
图3所示为依据本发明的具有多路输出的电流平衡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电流平衡电路的第二实施例的原理框图；
图5所示为依据本发明的具有多路输出的电流平衡电路的第三实施例的原理框图。
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电流平衡电路的第一实施例的原理框图，其包括一变压器，所述变压器包括一原边绕组np和两个副边绕组ns1、ns2。
所述原边绕组np接收一交流输入电流，所述副边绕组ns1向对应的第一整流电路301和第二整流电路302的输入端供电，所述副边绕组ns2向对应的第一整流电路303和第二整流电路304的输入端供电。所述第一整流电路301、303和第二整流电路302、304的输出端分别为所述电流平衡电路的四路输出端；
所述副边绕组ns1与第一均流元件305相连接；所述第一均流元件305用以实现所述副边绕组ns1对应的第一整流电路301和第二整流电路302之间的电流均流；相应的，所述副边绕组ns2与第一均流元件306相连接；所述第一均流元件306用以实现所述副边绕组ns2对应的第一整流电路303和第二整流电路304之间的电流均流；
所述副边绕组ns1、ns2对应的第二整流电路302、304通过第二均流元件307连接，所述第二均流元件307用以实现所述副边绕组ns1、ns2之间的电流均流。
通过第一均流元件和第二均流元件的作用可以实现电流平衡电路中所有输出支路之间的电流均衡。这里需要说明的是，图3所示实施例中副边绕组的个数可以为2个或2个以上，其连接关系可以从图3中类推得到。
参考图4，所示为依据本发明的具有多路输出的电流平衡电路的第二实施例的原理框图，具体描述了图3所示实施例中第一均流元件、第二均流元件、第一整流电路和第二整流电路的具体实现方法和连接关系。
其中所述第一均流元件305包括第一均流电容CB11，所述第二均流元件307包括第二均流电容CB2。
所述第一整流电路301包括第一二极管D11、第二二极管D21、第一滤波电容Co11；所述第一二极管D11与第二二极管D21依次串联并与所述第一滤波电容Co11并联连接后连接至地；
所述第一二极管D11与第二二极管D21的公共连接点为所述第一整流电路的输入端；所述第一滤波电容Co11的两端为所述第一整流电路的输出端。
所述第二整流电路302包括第三二极管D31、第四二极管D41和第二滤波电容Co12；
所述第三二极管D31与第四二极管D41依次串联连接；所述第三二极管D31的阴极与所述第二滤波电容Co12的第一端连接，所述第二滤波电容Co12的第二端作为所述第二整流电路的第一连接端A1；所述第四二极管的阳极作为所述第二整流电路的第二连接端A2；
所述第三二极管D31与第四二极管D41的公共连接点为所述第二整流电路的输入端；所述第二滤波电容Co12的两端为所述第二整流电路的输出端。
所述副边绕组ns2对应的所述第一均流元件306、第一整流电路303、第二整流电路304的组成以及连接关系分别与所述副边绕组ns1对应的所述第一均流元件305、第一整流电路301、第二整流电路302相同。
所述第二整流电路302的第一连接端A1和所述第二整流电路304的第二连接端B2分别接地。
所述第二整流电路302的第二连接端A2与所述第二整流电路304的第一连接端B1相连接，其公共连接点连接至所述第二均流电容CB2的一端，所述第二均流电容CB2的另一端接地。
由于电容具有安秒平衡特性，因此稳态时流过第一均流电容以及第二均流电容的平均电流值分别为零，即顺向流过第一均流电容以及第二均流电容的平均电流值分别等于逆向流过其的平均电流值，因此所述第一均流电容能够平衡相应副边绕组对应的两路整流电路之间的电流，而第二均流电容能够平衡副边绕组之间的电流，进而实现所述电流平衡电路的多路输出之间的电流平衡。
由以上可以看出，依据本发明一实施例的电流平衡电路，通过均流元件的自身特性实现多路输出之间的电流平衡。即使在大功率的应用场合，低耐压的整流二极管和滤波电容也可以满足要求，不仅提高了整个系统的转换效率，采用小容值的滤波电容也节省了体积和成本，同时电路结构简单，容易实现。
图4所示实施例中仍以两个副边绕组为例对所述电流平衡电路的连接关系和工作原理进行说明，在实际中，依据本发明实施例的电流平衡电路可以拓展为多个副边绕组的形式，同时，副边绕组与相应的第一均流元件、第一整流电路以及第二整流电路的连接关系也不局限为图3和图4所示的形式，如图5所示的依据本发明的具有多路输出的电流平衡电路的第三实施例中，副边绕组分别为ns1、ns2、...nsn，而与图3以及图4所示实施例不同的是，其中副边绕组ns1、ns2的第一输出端连接第一均流电容的一端，所示第一均流电容的另一端连接相应的第一整流电路或第二整流电路。而副边绕组ns1对应的第二整流电路的第一连接端A1与副边绕组ns2对应的第二整流电路的第二连接端B2相连接，其公共连接点连接至所述第二均流电容CB21的一端，所述第二均流电容CB21的另一端接地，以此类推，副边绕组nsn对应的第二整流电路的第二连接端M2与相邻的副边绕组对应的第二整流电路连接后，其公共连接点连接至所述第二均流电容CB2(n-1)的一端。与以上连接关系相对应的，副边绕组ns1对应的第二整流电路的第二连接端A2以及副边绕组nsn对应的第二整流电路第一连接端M1分别接地。
另外，图4和图5所示实施例中所示的电流平衡电路，其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。
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电流平衡电路，包括一变压器，所述变压器包括一原边绕组和至少两个副边绕组，其中所述原边绕组接收一交流输入电流，其特征在于：
所述副边绕组向对应的第一整流电路和第二整流电路的输入端供电；所述第一整流电路和第二整流电路的输出端为所述电流平衡电路的输出端；
所述副边绕组与第一均流元件相连接；所述第一均流元件用以实现同一所述副边绕组对应的第一整流电路和第二整流电路之间的电流均流；
不同的所述副边绕组对应的第二整流电路依次通过第二均流元件连接；
所述第一均流元件包括第一均流电容；
所述第二均流元件包括第二均流电容，
所述第二整流电路具有第一连接端和第二连接端，
所述电流平衡电路的多路输出端连接的负载为一个或多个串联连接的发光二极管，
所述至少两个副边绕组中的第一副边绕组对应的第二整流电路与对应的所述负载的负端相连的一端为所述第一副边绕组对应的第二整流电路的第一端，所述第一副边绕组对应的第二整流电路的第一端与所述第二均流电容的第一端相连，
所述至少两个副边绕组中的第二副边绕组对应的第二整流电路与对应的所述负载的负端相连的一端为所述第二副边绕组对应的第二整流电路的第一端，所述第二副边绕组对应的第二整流电路的第一端与所述第二均流电容的第二端相连，
所述第二均流电容的第二端接地，所述第二均流元件用以实现所述第一副边绕组和第二副边绕组之间的电流均流。
2.根据权利要求1所述的电流平衡电路，其特征在于，所述第一整流电路包括第一二极管、第二二极管、第一滤波电容；所述第一二极管与第二二极管依次串联并与所述第一滤波电容并联后连接至地；
所述第一二极管与第二二极管的公共连接点为所述第一整流电路的输入端；所述第一滤波电容的两端为所述第一整流电路的输出端。
3.根据权利要求1所述的电流平衡电路，其特征在于，所述第二整流电路包括第三二极管、第四二极管、第二滤波电容；
所述第三二极管与第四二极管依次串联连接；所述第三二极管的阴极与所述第二滤波电容的第一端连接，所述第二滤波电容的第二端作为所述第二整流电路的第一连接端；所述第四二极管的阳极作为所述第二整流电路的第二连接端；
所述第三二极管与第四二极管的公共连接点为所述第二整流电路的输入端；所述第二滤波电容的两端为所述第二整流电路的输出端。
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