CN105636270B - 可调光两路led均流驱动电路 - Google Patents

可调光两路led均流驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可调光两路LED均流驱动电路，包括：相互连接的半桥逆变单元X和可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y，所述可控开关电容控制的可调光两路LED驱动模块中具有均流可控开关电容SCC。本发明具有结构简单，易于实现，能够方便实现两路LED串的均流以及调光，可以实现半桥开关管和均流可控开关电容开关管的ZVS软开关，转换效率高，具有较高的适用性和拓展性等优点。

Description

可调光两路LED均流驱动电路
技术领域
本发明涉及一种LED驱动及调光技术，特别涉及一种可调光两路LED均流驱动电路。
背景技术
随着LED技术的进步，其在光效、寿命等方面的优势日益显著，在路灯照明、LCD背光、医疗照明、汽车照明等诸多领域得到了越来越广泛的应用。因单个LED模块的功率受到封装技术和热管理等因素的制约，在许多高亮度的应用场合，需同时使用多个LED模块。流过LED模块的正向电流决定LED模块的亮度，为了保证各个LED模块亮度和散热的一致性，必须保证流过每个LED模块的电流相同。但是LED的伏安特性近似于指数关系，较小的电压波动会带来很大的电流偏差，同时LED模块的正向压降具有负温度特性，因此将LED模块进行串并联组合时必须引入均流技术。现有方案中无源均流方案中基于电容的电荷平衡原理设计的两路均流方案具有高效,低价,简单的优势。特别适用于双端拓扑的整流结构。其主要设计原理是利用电容的伏秒平衡特性,在双端拓扑的变压器副边正负交替输出时,实现电荷平衡进而达到精确,可靠的控制负载电流的目的。利用平衡电容进行多路均流的方案中,通过在整流桥变压器副边串联平衡电容保证模块内两路LED负载输出的电流平衡,多个模块间电流通过选取精确匹配的电容实现均衡。以为器件的不确定性使得其均衡特性较差。同时对均流精度的要求也将提高器件选取的成本。使其应用受到了一定的限制。
照明系统通常包括普通的家用照明、商业照明、道路照明和景观照明等系统。目前,中国绝大多数家庭的照明系统还只是简单的用开关去控制灯的开和关,即灯光只有两种状态,要么开,要么关。而在国外,特别是北美国家,家用照明都会涉及到调光功能,即可以通过控制单元去改变灯光的亮度、颜色等,以达到某所舒适度。例如,酒店,会议室,商场等场合经常需要对灯光进行控制调节LED亮度，调控LED亮度其中一个方法就是调节LED的驱动电流，改变驱动电流大小即可实现对LED的调光。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供两路可均流、调光的LED驱动电路拓扑，该LED驱动电路适用于两路LED均流及调光领域。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种可调光两路LED均流驱动电路拓扑，包括：相互连接的半桥逆变单元X和可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y，所述可控开关电容控制的可调光两路LED驱动模块中具有均流可控开关电容SCC；
所述半桥逆变单元X包括：第一开关MOS管Q1、第二开关MOS管Q2、第一电容C1和第二电容C2、变压器T；其中，第一开关MOS管Q1的漏极与第一电容C1的正极均与直流电源正极相连接；第一电容C1的负极与第二电容C2的正极相连接；第一开关MOS管Q1的源极和第二开关MOS管Q2的漏极相连接；第二开关MOS管Q2的源极与第二电容C2的负极均与电源负极相连接；变压器T的原边正极与第一开关MOS管Q1的源极相连接；变压器T的原边负极与第一电容C1的负极相连接。
所述可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y，包括：变压器副边T1、第一电感L1、均流可控开关电容SCC1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一输出滤波电容Co1、第二输出滤波电容Co2、第一LED串1和第二LED串2。所述均流可控开关电容SCC包括：第一隔直电容Cb1、第一开关电容Cs1、第一开关管S1、第二开关电容Cs2和第二开关管S2；第一隔直电容Cb1、第一开关电容Cs1的正极和第二开关电容Cs2的正极均与半桥逆变单元X中变压器副边T1正极相连接；第一开关管S1的漏极和第一开关电容Cs1的负极相连接；第二开关管S1的源极和第二开关电容Cs2的负极相连接；第一开关管S1的源极、第二开关管S2的漏极和第一隔直电容Cb1的负极均与第一电感L1首端相连接；第一电感L1末端和第一二极管D1的正极均与第二二极管D2的负极相连接；第一二极管D1的负极和第一输出滤波电容Co1的正极均与LED串1的正极相连接；第一LED串1的负极、第二LED串2的负极、第一输出滤波电容Co1的负极、第二输出滤波电容Co2的负极、第二二极管D2的正极和第四二极管D4的正极均接地；第三二极管D3的负极和与第二输出滤波电容Co2的正极均与第二LED串2的正极相连接；第三二极管D3的正极和第四二极管D4的负极均与变压器副边T1的负极相连接。
通过所述半桥逆变单元X产生固定频率fs和50％占空比的方波电压，通过变压器供电给可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y，实现两路LED串的均流驱动及调光。
可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y中第一开关管S1和第二开关管S2驱动信号占空比相同，但是相位上第一开关管S1驱动信号相位与第二开关MOS管Q2的驱动信号相位一致，第二开关管S2驱动信号相位与第一开关管S1驱动信号相位相差180°。
可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元可以通过调节模块内的可控开关电容SCC的等效电容值Ceq,来调控驱动电流以实现调光。
本发明的原理：本发明的可调光两路LED均流驱动电路包括：相互连接的半桥逆变单元X和可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y。所述半桥逆变单元X半桥采用固定频率恒定50％占空比控制；所述可控开关电容控制的可调光两路LED驱动模块中具有均流可控开关电容SCC；可控开关电容的存在使两路LED串电流自动均衡；通过调控均流可控开关电容SCC中开关管的通断改变SCC等效电容的大小去调控本模块LED驱动电流，实现两路LED的调光。本发明具有结构简单，易于实现，能够方便实现两路LED串的均流以及调光，可以实现半桥开关管和均流可控开关电容开关管的ZVS软开关，转换效率高，具有较高的适用性和拓展性。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明电路结构简单，控制简便，便于实现。
(2)本发明所提出的可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元使用均流可控开关电容SCC，调节SCC中第一开关管S1和第二开关管S2的导通与关断来改变等效电容的值，从而调节LED均衡电流的值，实现了两路LED驱动电流的调光。
(3)本发明中半桥逆变单元X及可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y的可控开关电容SCC的开关管均能实现软开关，开关损耗小，转换效率高。
附图说明
图1是可调光两路LED均流驱动电路拓扑结构图。
图2是可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y中可控开关电容SCC工作周期波形图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，是本发明所述的两路可精确均流、模块间可独立调光LED驱动电路拓扑结构图。一种可调光两路LED均流驱动电路拓扑，包括：相互连接的半桥逆变单元X和可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y，所述可控开关电容控制的可调光两路LED驱动模块中具有均流可控开关电容SCC；
所述半桥逆变单元X包括：第一开关MOS管Q1、第二开关MOS管Q2、第一电容C1和第二电容C2、变压器T；其中，第一开关MOS管Q1的漏极与第一电容C1的正极均与直流电源正极相连接；第一电容C1的负极与第二电容C2的正极相连接；第一开关MOS管Q1的源极和第二开关MOS管Q2的漏极相连接；第二开关MOS管Q2的源极与第二电容C2的负极均与电源负极相连接；变压器T的原边正极与第一开关MOS管Q1的源极相连接；变压器T的原边负极与第一电容C1的负极相连接。
所述可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y，包括：变压器副边T1、第一电感L1、均流可控开关电容SCC1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一输出滤波电容Co1、第二输出滤波电容Co2、第一LED串1和第二LED串2。所述均流可控开关电容SCC包括：第一隔直电容Cb1、第一开关电容Cs1、第一开关管S1、第二开关电容Cs2和第二开关管S2；第一隔直电容Cb1、第一开关电容Cs1的正极和第二开关电容Cs2的正极均与X中变压器副边T1正极相连接；第一开关管S1的漏极和第一开关电容Cs1的负极相连接；第二开关管S1的源极和第二开关电容Cs2的负极相连接；第一开关管S1的源极、第二开关管S2的漏极和第一隔直电容Cb1的负极均与第一电感L1首端相连接；第一电感L1末端和第一二极管D1的正极均与第二二极管D2的负极相连接；第一二极管D1的负极和第一输出滤波电容Co1的正极均与LED串1的正极相连接；第一LED串1的负极、第二LED串2的负极、第一输出滤波电容Co1的负极、第二输出滤波电容Co2的负极、第二二极管D2的正极和第四二极管D4的正极均接地；第三二极管D3的负极和与第二输出滤波电容Co2的正极均与第二LED串2的正极相连接；第三二极管D3的正极和第四二极管D4的负极均与变压器副边T1的负极相连接。
通过所述半桥逆变单元X产生固定频率fs和50％占空比的方波电压，通过变压器供电给可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y，实现两路LED串的均流驱动及调光。
可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y中第一开关管S1和第二开关管S2驱动信号占空比相同，但是相位上第一开关管S1驱动信号相位与第二开关MOS管Q2的驱动信号相位一致，第二开关管S2驱动信号相位与第一开关管S1驱动信号相位相差180°。
可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元可以通过调节模块内的可控开关电容SCC的等效电容值Ceq,来调控驱动电流以实现调光。
如图2所示，为可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元Y中均流可控开关电容SCC工作周期波形图，由此可分析出等效电容Ceq公式为：
其中，为第一开关电容Cs1在正常同等条件完整半个周期下的电荷量，为第一开关电容Cs1在SCC结构中半个周期的电荷量；为第二开关电容Cs2在正常同等条件完整半个周期下的电荷量，为第二开关电容Cs2在SCC结构中半个周期的电荷量；D为第一开关管S1和第二开关管S2驱动信号的占空比；Cb1为第一隔直电容值。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可调光两路LED均流驱动电路，其特征在于，包括：相互连接的半桥逆变单元(X)和可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元(Y)，所述可控开关电容控制的可调光两路LED驱动模块中具有均流可控开关电容(SCC)；
所述半桥逆变单元(X)包括：第一开关MOS管(Q1)、第二开关MOS管(Q2)、第一电容(C1)、第二电容(C2)和变压器(T)；所述第一开关MOS管(Q1)的漏极和第一电容(C1)的正极均与直流电源正极相连接；第一电容(C1)的负极与第二电容(C2)的正极相连接；第一开关MOS管(Q1)的源极和第二开关MOS管(Q2)的漏极相连接；第二开关MOS管(Q2)的源极与第二电容(C2)的负极均与电源负极相连；变压器(T)的原边正极与第一开关MOS管(Q1)的源极相连；变压器(T)的原边负极与第一电容(C1)的负极相连；
所述的可控开关电容控制的可调光两路LED驱动单元(Y)包括：第一电感(L1)、均流可控开关电容(SCC)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第一输出滤波电容(Co1)、第二输出滤波电容(Co2)、第一LED串(1)和第二LED串(2)；所述均流可控开关电容(SCC)包括：第一隔直电容(Cb1)、第一开关电容(Cs1)、第一开关管(S1)、第二开关电容(Cs2)和第二开关管(S2)；所述第一隔直电容(Cb1)的正极、第一开关电容(Cs1)的正极和第二开关电容(Cs2)的正极均与半桥逆变单元(X)中变压器(T)副边正极相连接；第一开关管(S1)的漏极与第一开关电容(Cs1)的负极相连接；第二开关管(S2)的源极与第二开关电容(Cs2)的负极相连接；第一开关管(S1)的源极、第一隔直电容(Cb1)的负极和第二开关管(S2)的漏极均与第一电感(L1)的首端相连接；第一二极管(D1)的正极和第二二极管(D2)的负极都与第一电感(L1)的末端相连接；第一输出滤波电容(Co1)的正极和第一LED串(1)的正极都与第一二极管(D1)的负极相连接；所述第一LED串(1)的负极、第二LED串(2)的负极、第一输出滤波电容(Co1)的负极、第二输出滤波电容(Co2)的负极、第二二极管(D2)的正极和第四二极管(D4)的正极均接地；第二输出滤波电容(Co2)的正极和第二LED串(2)的正极均与第三二极管(D3)的负极相连接；第三二极管(D3)的正极和第四二极管(D4)的负极均与变压器(T)副边的负极相连接。
2.根据权利要求1所述的可调光两路LED均流驱动电路，其特征在于，所述可控开关电容(SCC)中电容的安秒平衡特性用于实现第一LED串(1)和第二LED串(2)驱动电流的自动均衡。
3.根据权利要求1所述的可调光两路LED均流驱动电路，其特征在于，所述第一开关管(S1)和第二开关管(S2)的驱动信号占空比D相等，所述第一开关管(S1)驱动信号的相位与第二开关MOS管(Q2)驱动信号的相位一致，所述第二开关管(S2)驱动信号的相位与第一开关管(S1)驱动信号的相位相差180°。
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