CN104869711A - 一种谐振型大功率多路输出led驱动电源 - Google Patents

一种谐振型大功率多路输出led驱动电源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种谐振型大功率多路输出LED驱动电源，包括依次连接的DC/AC变换器、谐振网络，谐振网络输出端串联若干耦合磁环、每个耦合磁环副边连接有LED驱动电路，LED驱动电路输出端连接驱动LED串。本发明谐振网络输出端还通过原边电流闭环控制电路采样耦合磁环输入电流，与参考电流比较后控制调节DC/AC变换器的频率或占空比，耦合磁环副边的LED驱动电路包括二极管整流电路及电容充电电路，LED驱动电路输出端连接的电流检测电路，检测LED串输出电流，闭环控制电容充电电路频率及占空比，实现各LED串恒流输出，并联LED串数量能自由增减，且减少各LED串间的相互干扰。

Description

一种谐振型大功率多路输出LED驱动电源
技术领域
本发明涉及LED驱动电源，特别涉及一种谐振型大功率多路输出LED驱动电源。
背景技术
发光二极管(LED)相比于白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯具有效力高、节能好、寿命长、光色多、安全性好及符合环保趋势等优点，被誉为“绿色光源”。LED具有正向开启工作电压，而且开启电压的微小波动将引起正向平均电流大幅度增加，LED的PN结为负温度系数，随着LED的温度升高电流会变大，因此LED通常采用恒流驱动；LED是单向导电器件，需要采用直流电流或单向脉冲电流供电；流过LED的电流和光通量呈现非线性特征，设计中应使LED尽量工作在发光效率较高的电流值下。在多数应用场合需要同时驱动多个大功率LED器件，考虑到单个LED伏安特性存在差异，并联各串LED间容易产生电流不平衡问题。
目前的LED驱动电源采用为各LED支路提供独立的驱动功率，实现各支路恒流输出，该方法成本高，效率低，并联LED串数量不能随意增减，多路同时调光困难，且某支路故障时电流再均流控制复杂，系统可靠性低。
发明内容
本发明目的是：提供一种谐振型大功率多路输出LED驱动电源。
本发明的技术方案是：
一种谐振型大功率多路输出LED驱动电源，包括依次连接的DC/AC变换器、谐振网络，谐振网络输出端串联若干耦合磁环、每个耦合磁环副边连接有LED驱动电路，LED驱动电路输出端连接驱动LED串。
优选的，所述DC/AC变换器为高频DC/AC逆变器，高频DC/AC逆变器采用全桥单级拓扑，并采用变频谐振控制。
优选的，所述DC/AC变换器为高频DC/AC逆变器，高频DC/AC逆变器采用半桥单级拓扑，并采用变频谐振控制。
优选的，所述DC/AC变换器为高频DC/AC逆变器，高频DC/AC逆变器采用依次连接的升压电路和全桥电路两级拓扑，并采用恒谐振控制。
优选的，所述谐振网络包括CL单级谐振电路或CL-CL两级谐振电路两种；
优选的，所述耦合磁环耦为铁氧体磁环或非晶磁环。
优选的，所述LED驱动电路包括依次连接的二极管整流电路和电容充电电路，还包括检测LED串输出电流的电流检测电路，电流检测电路输出端依次连接闭环控制电路和PWM驱动电路，PWM驱动电路输出控制电容充电电路频率及占空比。
具体的，针对采用全桥单级拓扑和半桥单级拓扑的高频DC/AC逆变器，所述谐振网络输出端依次连接电流控制器、变频谐振控制器和高频门极驱动电路，高频门极驱动电路输出控制调节DC/AC逆变电路频率或占空比。
针对采用依次连接的升压电路和全桥电路两级拓扑的高频DC/AC逆变器，所述谐振网络输出端依次连接电流控制器、恒频脉宽控制器和高频门极驱动电路，高频门极驱动电路输出端控制全桥电路采用恒频50%占空比，通过调节升压电路占空比来调节DC/AC变换器输出电流有效值。
本发明的优点是：
本发明所提供的谐振型大功率多路输出LED驱动电源，采用依次连接的DC/AC变换器、谐振网络，谐振网络输出端串联若干耦合磁环、每个耦合磁环副边连接有LED驱动电路，LED驱动电路输出端连接驱动LED串。谐振网络输出端还通过原边电流闭环控制电路采样耦合磁环输入电流，与参考电流比较后控制调节DC/AC变换器的频率或占空比，耦合磁环副边的LED驱动电路包括二极管整流电路及电容充电电路，LED驱动电路输出端连接的电流检测电路，检测LED串输出电流，闭环控制电容充电电路频率及占空比，实现各LED串恒流输出，并联LED串数量能自由增减，且减少各LED串间的相互干扰。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明所述的谐振型大功率多路输出LED驱动电源的原理图；
图2为本发明实施例1所述的谐振型大功率多路输出LED驱动电源的电路图；
图3为本发明实施例1所述LED驱动电路的原理图；
图4为本发明实施例2所述的谐振型大功率多路输出LED驱动电源的电路图；
图5为本发明实施例3所述的谐振型大功率多路输出LED驱动电源的电路图；
图6为本发明实施例3中控制脉冲的时序图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所揭示的谐振型大功率多路输出LED驱动电源，包括依次连接的DC/AC变换器、谐振网络，谐振网络输出端串联若干耦合磁环、每个耦合磁环副边连接有LED驱动电路，LED驱动电路输出端连接驱动LED串。DC/AC变换器的作用是将直流输入变换为交流电，谐振网络将DC/AC变换器输出的方波转换为稳定的正弦波，谐振网络输出电流由耦合磁环耦合能量到副边的LED驱动电路，LED驱动电路LED串工作。
实施例1
如图2所示，所述DC/AC变换器为高频DC/AC逆变器，高频DC/AC逆变器采用S1、S2、S3和S4四个功率MOSFET组成的全桥电路，高频DC/AC逆变器输出端连接谐振电路，所述谐振回路为电感Ls和电容Cs组成的CL单级谐振回路，所述谐振回路上串联有若干耦合磁环Tr，每个耦合磁环Tr的副边输出连接一个LED驱动电路。所述耦合磁环耦为铁氧体磁环或非晶磁环。
所述谐振网络输出端依次连接电流控制器、变频谐振控制器和高频门极驱动电路，电流控制器通过采样耦合磁环的输入电流，与参考电流比较后经变频谐振控制器和高频门极驱动电路控制调节DC/AC逆变电路频率或占空比。
如图3所示，所述LED驱动电路包括依次连接的桥式二极管整流电路和电容充电电路，所述电容充电电路包括串联电容C3和功率MOSFET S6，LED驱动电路还包括检测LED串电流的电流检测电路，电流检测电路输出端依次连接闭环控制电路和PWM驱动电路，PWM驱动电路输出控制功率MOSFET S6,进而控制电容充电电路频率及占空比。
本实施例实现各LED串的恒流输出，并联LED串数量能自由增减，且减少各LED串间的相互干扰。
实施例2
如图4所示，所述DC/AC变换器为高频DC/AC逆变器，与实施例1不同的是，所述高频DC/AC逆变器采用电容C1、C2和功率MOSFET S1、S2组成的半桥单级拓扑。其他结构与实施例1相同。同样的，电流控制器通过采样耦合磁环的输入电流，与参考电流比较后经变频谐振控制器和高频门极驱动电路控制调节DC/AC逆变电路频率或占空比。LED驱动电路仍采用实施例1中图3所示的结构。
实施例3
如图5所示，所述DC/AC变换器为高频DC/AC逆变器，高频DC/AC逆变器采用依次连接的升压电路和全桥电路两级拓扑。所述谐振网络采用CL-CL两级谐振电路。所述升压电路包括功率MOSFET S1、电感Lo和二极管D1，全桥电路由S2、S3、S4和S5四个功率MOSFET组成。CL-CL两级谐振电路由电感L1、L2和电容C1、C2组成，所述谐振回路上串联有若干耦合磁环Tr，每个耦合磁环Tr的副边输出连接一个LED驱动电路，LED驱动电路仍采用实施例1中图3所示的结构。所述耦合磁环耦为铁氧体磁环或非晶磁环。
所述谐振网络输出端依次连接电流控制器、恒频脉宽控制器和高频门极驱动电路，高频门极驱动电路输出端控制全桥电路采用恒频50%占空比，通过调节升压电路占空比来调节DC/AC变换器输出电流有效值。高频门极驱动电路具体控制MOSFET S1、S2、S3、S4和S5脉冲时序如图6所示。
本发明所提供的谐振型大功率多路输出LED驱动电源，采用依次连接的DC/AC变换器、谐振网络，谐振网络输出端串联若干耦合磁环、每个耦合磁环副边连接有LED驱动电路，LED驱动电路输出端连接驱动LED串。谐振网络输出端还通过原边电流闭环控制电路采样耦合磁环输入电流，与参考电流比较后控制调节DC/AC变换器的频率或占空比，耦合磁环副边的LED驱动电路包括二极管整流电路及电容充电电路，LED驱动电路输出端连接的电流检测电路，检测LED串输出电流，闭环控制电容充电电路频率及占空比，实现各LED串恒流输出，并联LED串数量能自由增减，且减少各LED串间的相互干扰。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种谐振型大功率多路输出LED驱动电源，其特征在于：包括依次连接的DC/AC变换器、谐振网络，谐振网络输出端串联若干耦合磁环、每个耦合磁环副边连接有LED驱动电路，LED驱动电路输出端连接驱动LED串。
2.根据权利要求1所述的谐振型大功率多路输出LED驱动电源，其特征在于：所述DC/AC变换器为高频DC/AC逆变器，高频DC/AC逆变器采用全桥单级拓扑，并采用变频谐振控制。
3.根据权利要求1所述的谐振型大功率多路输出LED驱动电源，其特征在于：所述DC/AC变换器为高频DC/AC逆变器，高频DC/AC逆变器采用半桥单级拓扑，并采用变频谐振控制。
4.根据权利要求1所述的谐振型大功率多路输出LED驱动电源，其特征在于：所述DC/AC变换器为高频DC/AC逆变器，高频DC/AC逆变器采用依次连接的升压电路和全桥电路两级拓扑，并采用恒谐振控制。
5.根据权利要求2-4任意一项所述的谐振型大功率多路输出LED驱动电源，其特征在于：所述谐振网络包括CL单级谐振电路或CL-CL两级谐振电路两种。
6.根据权利要求5所述的谐振型大功率多路输出LED驱动电源，其特征在于：所述耦合磁环耦为铁氧体磁环或非晶磁环。
7.根据权利要求5所述的谐振型大功率多路输出LED驱动电源，其特征在于：所述LED驱动电路包括依次连接的二极管整流电路和电容充电电路，还包括检测LED串输出电流的电流检测电路，电流检测电路输出端依次连接闭环控制电路和PWM驱动电路，PWM驱动电路输出控制电容充电电路频率及占空比。
8.根据权利要求2或3所述的谐振型大功率多路输出LED驱动电源，其特征在于：所述谐振网络输出端依次连接电流控制器、变频谐振控制器和高频门极驱动电路，高频门极驱动电路输出控制调节DC/AC逆变电路频率或占空比。
9.根据权利要求4所述的谐振型大功率多路输出LED驱动电源，其特征在于：所述谐振网络输出端依次连接电流控制器、恒频脉宽控制器和高频门极驱动电路，高频门极驱动电路输出端控制全桥电路采用恒频50%占空比，通过调节升压电路占空比来调节DC/AC变换器输出电流有效值。
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