CN108521697A - 一种基于隔离型cuk变换器的led自动均流驱动电路 - Google Patents

一种基于隔离型cuk变换器的led自动均流驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路。包括输入直流电压源Vs、输入电感L1、功率MOS开关管VT、电容C1、高频变压器T、均流电容C2、第一输出电感L2、第二输出电感L3、第一功率二极管VD1、第二功率二极管VD2、第一输出滤波电容Co1、第二输出滤波电容Co2、第一路LED灯组负载LEDstring1,第二路LED灯组负载LEDstring2。本发明通过构造基于隔离型CUK变换器的多路LED自动均流驱动电路，实现输入输出电流低纹波、多路LED负载自动均流等功能。

Description

一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路
技术领域
本发明涉及LED照明驱动电源设计领域，特别是一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路，可应用于多路LED自动均流驱动电路中。
背景技术
目前，LED的应用场合经常需要多路并联，其中两路并联是最常见的，而由于LED本身工艺的差异，容易造成两路电流不平衡，影响LED灯的寿命，因此均流技术必不可少。目前主要的均流方式有有源均流及无源均流两种方式，其中采用开关变换器存在功率元器件多和控制复杂，成本高等缺点；而采用线性电流调节器存在效率低等缺点，适用于大功率应用场合。无源均流则不需要复杂的控制方案，成本低且效率相对最高。对于多路LED输出电流均衡，基于电容安秒平衡方法是一种较为简洁的结构，成本低，效率高。
隔离型CUK电路用于LED驱动具有变压隔离功能、输入输出电流连续、宽输入电压范围内稳定输出、输入输出低纹波等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路，通过基于隔离型CUK电路与构造多路自动均流的LED驱动电路，实现输入输出电流连续、两路或多路LED负载自动均流等功能。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路，包括输入直流电压源Vs、输入电感L1、功率MOS开关管VT、电容C1、高频变压器T、均流电容C2、第一输出电感L2、第二输出电感L3、第一功率二极管VD1、第二功率二极管VD2、第一输出滤波电容Co1、第二输出滤波电容Co2、第一路LED灯组负载LEDstring1、第二路LED灯组负载LEDstring2；所述高频变压器T由原边励磁绕组N1、副边输出绕组N2构成；所述输入电感L1的一端连接输入直流电压源Vs的正端；所述输入电感L1的另一端连接功率MOS开关管VT的漏极及电容C1的一端；所述电容C1的另一端连接高频变压器T的原边绕组N1的同名端；所述高频变压器T的原边绕组N1的非同名端连接功率MOS开关管VT的源极及输入直流电压源Vs的负端；所述高频变压器T的副边绕组N2的非同名端连接均流电容C2的一端；所述均流电容C2的另一端连接第一输出电感L2的一端及第二功率二极管VD2的阴极；所述第一输出电感L2的另一端连接第一输出滤波电容Co1的一端及第一路LED灯组负载LEDstring1的阳极；所述第二功率二极管VD2的阳极连接第一功率二极管VD1的阳极、第一输出滤波电容Co1的另一端、第二输出滤波电容Co2的一端、第一路LED灯组负载LEDstring1的阴极、第二路LED灯组负载LEDstring2的阴极；所述第一功率二极管VD1的负端连接高频变压器T的副边绕组N2的同名端与所述第二输出电感L3的一端；所述第二输出电感L3的另一端连接第二输出滤波电容Co2的另一端及第二路LED灯组负载LEDstring2的阳极。
在本发明一实施例中，所述功率MOS开关管VT采用PWM或PFM控制用于实现输出电流恒流。
在本发明一实施例中，所述高频变压器T是双端激磁高频变压器，其原边励磁绕组N1与副边输出绕组N2的同名端反向。
在本发明一实施例中，所述第一路LED灯组负载LEDstring1包括多个串联的LED灯，第二路LED灯组负载LEDstring2包括多个串联的LED灯。
在本发明一实施例中，所述第一功率二极管VD1、第二功率二极管VD2为快恢复功率二极管。
在本发明一实施例中，所述第一输出电感L2、第二输出电感L3感量相等。
特别的，所述均流电容C2、第一输出电感L2、第二输出电感L3、第一输出滤波电容Co1、第二输出滤波电容Co2构成自动均流电路，当所述功率MOS开关管VT关断时，所述均流电容C2充电，第一输出电感L2放电，第二输出电感L3充电，当所述功率MOS开关管VT导通时，所述均流电容C2放电，第一输出电感L2充电，第二输出电感L3放电，输出电流平均值ILED1与所述第一输出电感L2的电流平均值IL2相等，输出电流平均值ILED2与所述第二输出电感L3的电流平均值IL3相等，则根据所述均流电容C2的安秒平衡及所述感量相同的第一输出电感L2和第二输出电感L3的伏秒平衡，达到自动均流的效果。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、隔离型Cuk电路具有输入输出低纹波优点；
2、利用副边变压器既有中间电容作为均流电容，构成两路自动均流结构，实现无需额外控制和额外网路，简单方便实现两路或多路LED自动均流。
附图说明
图1为本发明的电路结构原理框图。
图2为本发明实施例中功率MOS开关管VT导通时的工作模态示意图。
图3为本发明实施例中功率MOS开关管VT关断时的工作模态示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
如图1所示，本实施例提供了一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路，包括输入直流电压源Vs、输入电感L1、功率MOS开关管VT、电容C1、高频变压器T、均流电容C2、第一输出电感L2、第二输出电感L3、第一功率二极管VD1、第二功率二极管VD2、第一输出滤波电容Co1、第二输出滤波电容Co2、第一路LED灯组负载LEDstring1, 第二路LED灯组负载LEDstring2；所述高频变压器T由原边励磁绕组N1，副边输出绕组N2构成；所述输入电感L1的a1端连接输入直流电压源Vs的正端；所述输入电感L1的b1端连接功率MOS开关管VT的漏极及电容C1的a2端；所述电容C1的b2端连接变高频压器T的原边绕组N1的同名端；所述高频变压器T的原边绕组N1的非同名端连接功率MOS开关管VT的源极及输入直流电压源Vs的负端；所述高频变压器T的副边绕组N2的非同名端连接均流电容C2的b3端；所述均流电容C2的a3端连接第一输出电感L2的a4端及第二功率二极管VD2的阴极；所述第一输出电感L2的b4端连接第一输出滤波电容Co1的a6端及第一路LED灯组负载LEDstring1的阳极；所述第二功率二极管VD2的阳极连接第一功率二极管VD1的阳极、第一输出滤波电容Co1的b6端、第二输出滤波电容Co2的b7端、第一路LED灯组负载LEDstring1的阴极、第二路LED灯组负载LEDstring2的阴极；所述第一功率二极管VD1的负端连接高频变压器T的副边绕组N2的同名端与所述第二输出电感L3的a5端；所述第二输出电感L3的b5端连接第二输出滤波电容Co2的a7端及第二路LED灯组负载LEDstring2的阳极；
在本实施例中，所述功率MOS开关管VT采用PWM或PFM控制用于实现输出电流恒流；
在本实施例中，所述高频变压器T是双端激磁高频变压器，其原边励磁绕组N1与副边输出绕组N2的同名端反向；
在本实施例中，所述第一路LED灯组负载LEDstring1包含多个串联的LED灯，第二路LED灯组负载LEDstring2包含多个串联的LED灯；
在本实施例中，所述第一功率二极管VD1、第二功率二极管VD2为快恢复功率二极管；
在本实施例中，所述第一输出电感L2、第二输出电感L3感量相等；
特别的，在本实施例中，所述均流电容C2、第一输出电感L2、第二输出电感L3、第一输出滤波电容Co1、第二输出滤波电容Co2构成均流电路，当所述功率MOS开关管VT关断时，所述均流电容C2充电，第一输出电感L2放电，第二输出电感L3充电，当所述功率MOS开关管VT导通时，所述均流电容C2放电，第一输出电感L2充电，第二输出电感L3放电，输出电流平均值ILED1与所述第一输出电感L2的电流平均值IL2相等，输出电流平均值ILED2与所述第二输出电感L3的电流平均值IL3相等，则根据所述均流电容C2的安秒平衡及所述感量相同的第一输出电感L2和第二输出电感L3的伏秒平衡，达到均流的效果；
本实施例通过采用工作在CCM模式的隔离型CUK电路和基于电容安秒平衡的无源均流电路组合的LED驱动电路实现均流的效果。下面结合图1中的具体实例具体说明本发明的一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路具体电路工作模态，如图2至图3所示。
如图2所示，当所述开关管VT导通时，所述直流电压源Vs给所述输入电感L1充电，所述电容C1放电给所述高频变压器T反向充磁（即去磁），并且所述高频变压器T将原边能量传递到副边，由原边传递过来的能量及所述均流电容C2经所述第一功率二极管VD1放电给所述第一输出电感L2充电并给所述第一路LED灯组负载LEDstring1供电，此时所述第二输出电感L3经所述第一功率二极管VD1续流，给第二路LED灯组负载LEDstring2供电。
如图3所示，当所述开关管VT关断时，所述直流电压源Vs及输入电感L1放电给所述电容C1充电，并给所述高频变压器T正向充磁，并且所述高频变压器T将原边能量传递到副边，由原边传递过来的能量经所述第二功率二极管VD2给所述均流电容C2及所述第二输出电感L3充电，并给所述第二路LED灯组负载LEDstring2供电，此时所述第一输出电感L2经所述第二功率二极管VD2续流，给第一路LED灯组负载LEDstring1供电。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路，其特征在于，包括输入直流电压源Vs、输入电感L1、功率MOS开关管VT、电容C1、高频变压器T、均流电容C2、第一输出电感L2、第二输出电感L3、第一功率二极管VD1、第二功率二极管VD2、第一输出滤波电容Co1、第二输出滤波电容Co2、第一路LED灯组负载LEDstring1、第二路LED灯组负载LEDstring2；所述高频变压器T由原边励磁绕组N1、副边输出绕组N2构成；所述输入电感L1的一端连接输入直流电压源Vs的正端；所述输入电感L1的另一端连接功率MOS开关管VT的漏极及电容C1的一端；所述电容C1的另一端连接高频变压器T的原边绕组N1的同名端；所述高频变压器T的原边绕组N1的非同名端连接功率MOS开关管VT的源极及输入直流电压源Vs的负端；所述高频变压器T的副边绕组N2的非同名端连接均流电容C2的一端；所述均流电容C2的另一端连接第一输出电感L2的一端及第二功率二极管VD2的阴极；所述第一输出电感L2的另一端连接第一输出滤波电容Co1的一端及第一路LED灯组负载LEDstring1的阳极；所述第二功率二极管VD2的阳极连接第一功率二极管VD1的阳极、第一输出滤波电容Co1的另一端、第二输出滤波电容Co2的一端、第一路LED灯组负载LEDstring1的阴极、第二路LED灯组负载LEDstring2的阴极；所述第一功率二极管VD1的负端连接高频变压器T的副边绕组N2的同名端与所述第二输出电感L3的一端；所述第二输出电感L3的另一端连接第二输出滤波电容Co2的另一端及第二路LED灯组负载LEDstring2的阳极。
2.根据权利要求1所述的一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路，其特征在于：所述功率MOS开关管VT采用PWM或PFM控制用于实现输出电流恒流。
3.根据权利要求1所述的一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路，其特征在于：所述高频变压器T是双端激磁高频变压器，其原边励磁绕组N1与副边输出绕组N2的同名端反向。
4.根据权利要求1所述的一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路，其特征在于：所述第一路LED灯组负载LEDstring1包括多个串联的LED灯，第二路LED灯组负载LEDstring2包括多个串联的LED灯。
5.根据权利要求1所述的一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路，其特征在于：所述第一功率二极管VD1、第二功率二极管VD2为快恢复功率二极管。
6.根据权利要求1所述的一种基于隔离型CUK变换器的LED自动均流驱动电路，其特征在于：所述第一输出电感L2、第二输出电感L3感量相等，输出电流平均值ILED1与所述第一输出电感L2的电流平均值IL2相等，输出电流平均值ILED2与所述第二输出电感L3的电流平均值IL3相等。
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