CN112135396B - 兼容电子变压器的整合式led驱动电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，其包括：电子变压器、可变解耦电容和LED驱动电源,所述可变解耦电容设置在所述电子变压器和所述LED驱动电源之间，所述电子变压器将所述市电转化为低压交流电，所述低压交流电包括直流分量和交流分量，将所述交流分量存储在所述可变解耦电容中，所述直流分量用以驱动所述LED驱动电源。本发明将整合式高功率因数变换器用作兼容电子变压器的LED驱动电源，不仅可以解决传统方法的兼容性问题，也可以实现低输出电流纹波，通过选择最小差值的电流对应的电路，当电流差值相同时，选择电路性能较佳的优先使用，大大提高了电子变压器的电能利用率，对性能较佳的电路优先使用，提高电路的稳定性。

Description

兼容电子变压器的整合式LED驱动电源

技术领域

本发明涉及驱动电源领域，尤其涉及一种兼容电子变压器的整合式LED驱动电源。

背景技术

LED的出现被认为是照明发展历史120年以来的第二革命，是人类绿色技术的重大突破，由于其具有节能环保、寿命长和效率高等诸多优点，成为未来照明灯具的发展趋势。

传统的MR16卤素灯照明系统主要包含电子变压器与卤素灯，由高频降压电子变压器将电网交流电压转换为12Vac高频交流输出供给卤素灯使用。在光通量相同的条件下，若使用带有驱动电源的LED替代MR16照明系统中的卤素灯，功率为20-60W的卤素灯只需用3-7w的LED代替，极大的降低了MR16照明系统的功耗。然而，额定功率为20-60W的电子变压器通常需要接入5-10w的电阻性负载才能保证电子变压器正常工作。与呈现电阻特性的卤素灯相比，LED由于功率较小且传统LED驱动电源并非呈现为纯阻性，当直接使用带有驱动电源的LED替换卤素灯时，可能无法达到电子变压器正常工作时所需要的最小负载电流，电子变压器可能会出现不能正常工作、随机关闭等问题，从而导致LED闪烁，影响正常使用。

发明内容

为此，本发明提供一种兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，可以有效避免LED闪烁，保障正常使用。

为实现上述目的，本发明提供一种兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，包括：多组电子变压器、多组可变解耦电容和LED驱动电源,所述电子变压器和所述可变解耦电容一对一对应，所述可变解耦电容设置在所述电子变压器和所述LED驱动电源之间，所述电子变压器将市电转化为低压交流电，所述低压交流电包括直流分量和交流分量，将所述交流分量存储在所述可变解耦电容中，所述直流分量用以驱动所述LED驱动电源；还包括中控单元和多组电子开关；所述中控单元分别与所述电子开关连接，所述电子开关设置在所述可变解耦电容和所述LED驱动电源之间，所述中控单元内设置有所述电子变压器的实时输出电流矩阵I(it1,it2,it3,……,itn)，其中it1表示第一电子变压器的实时输出电流，it2表示第二电子变压器的实时输出电流，it3表示第三电子变压器的实时输出电流，itn表示第n电子变压器的实时输出电流，所述中控单元内设置有标准输出电流矩阵I0(i01,i02,i03,……,i0n)，其中i01表示第一电子变压器的标准输出电流,i02表示第二电子变压器的标准输出电流,i03表示第三电子变压器的标准输出电流,……,i0n表示第n电子变压器的标准输出电流；在任意T时刻，比较n个所述电子变压器的实时输出电流与标准输出电流，若第m个电子变压器的实时输出电流与标准输出电流的差值最小，则所述中控单元打开所述第m个电子变压器对应的可变解耦电容所连接的第m电子开关Km；若在任意T时刻，q个所述电子电压器的实际输出电流与标准输出电流的差值相同时，则根据所述中控单元内预先设置的电子开关级别矩阵(K1，K2，K3，……，Kq)打开优先级最高的开关，其中K1表示第一级别电子开关，打开的优先级最高，K2表示第二级别电子开关，打开的优先级次之，Kq表示第q级别电子开关，打开的优先级最低。

进一步地，所述中控单元内还设置有解耦电容矩阵L(L1,L2,L3)，其中L1表示第一解耦标准电容,L2表示第二解耦标准电容,L3表示第三解耦标准电容，不同的解耦标准电容对应不同的解耦纯度P(P1,P2,P3)，其中P1表示第一解耦纯度,P2表示第二解耦纯度,P3表示第三解耦纯度,且P1>P2>P3,在使用时，当所述电子电压器的实时输出电流与标准输出电流差值大于预设标准差值时，选择第一解耦纯度的解耦电容对所述电子变压器的实时输出电流进行解耦；

若当所述电子电压器的实时输出电流与标准输出电流差值等于预设标准差值时，选择第二解耦纯度的解耦电容对所述电子变压器的实时输出电流进行解耦；

若当所述电子电压器的实时输出电流与标准输出电流差值小于预设标准差值时，选择第三解耦纯度的解耦电容对所述电子变压器的实时输出电流进行解耦。

进一步地，所述电子开关的级别KI＝CI/C0+UI/U0，其中，CI表示可变解耦电容的实际容值，C0表示可变解耦电容的标准容值，UI表示电子变压器的实际输出电压，U0表示电子变压器的标准输出电压，I＝1，2，3，……，q，所述可变解耦电容为200μF-470μF。

进一步地，所述中控单元内设置有电子变压器的性能矩阵F(Y0，T0，E0)，其中Y0表示电子变压器的标准使用时长，T0表示所述电子变压器的标准温度，E0表示电子变压器的电能转化标准，i取值为1-n，n为多组电子变压器的最大数量，在使用时，若对于第i电子变压器，若其使用时长已经超过了标准使用时长，或是电子变压器的实时温度超过电子变压器的标准温度，或所述电子变压器的电能转化效率无法满足电能转化标准，则将该支路进行断开，进行更换电子变压器。

进一步地，若是所述电子变压器满足电子变压器的性能矩阵F(Y0，T0，E0)的要求，则判断所述电子变压器的实时使用时长，在任意时刻，若所述电子变压器的实时使用时长大于0.9×Y0，则在该时刻检测器实时温度，若是其实时温度高于0.9×T0，则检测该时刻之前的电能转化效率，是否低于0.9×E0，若是，则变更当前电子变压器对应的开关的优先等级由当前的优先级别降低为后一优先级别。

进一步地，若是所述电子变压器满足电子变压器的性能矩阵F(Y0，T0，E0)的要求，则判断所述电子变压器的实时使用时长，在任意时刻，若所述电子变压器的实时使用时长大于0.1×Y0，则在该时刻检测器实时温度，若是其实时温度高于0.1×T0，则检测该时刻之前的电能转化效率，是否高于0.9×E0，若是，则变更所述当前电子变压器对应的开关的优先等级由当前的优先级别上升为前一优先级别。

进一步地，还包括DC-DC变换器，所述DC-DC变换器设置在所述电子变压器和所述LED驱动电源之间，所述电子变压器经过可变解耦电容后的直流分量经过所述DC-DC变换器输出直流电压，所述可变解耦电容为470μF。

进一步地，还包括有多个LED光源，多个所述LED光源与所述LED驱动电源连接，所述LED驱动电源用于驱动多个所述LED光源。

进一步地，所述LED驱动电源为整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源。

进一步地，所述整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源的主功率电路由整流桥、输入滤波电感、第一输入滤波电容和第二输入滤波电容、开关管、Buck-Boost电感、Buck电感、均流电容、第一续流二极管和第二续流二极管以及输出电容构成。

进一步地，还包括功率因数校正电路，所述功率因数校正电路设置在所述电子变压器和所述可变解耦电容之间，用以对所述电子变压器的输出功率进行校正。

进一步地，所述功率因数校正电路为升压型PFC电路。

进一步地，所述功率因数校正电路为降压型PFC电路。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，将整合式高功率因数变换器用作兼容电子变压器的LED驱动电源，不仅可以解决传统方法的兼容性问题，也可以实现低输出电流纹波，同时满足MR16照明系统对体积和成本的要求。

尤其，在实际应用过程中，若在任意T时刻，q个所述电子电压器的实际输出电流与标准输出电流的差值相同时，则根据所述中控单元内预先设置的电子开关级别矩阵K(K1，K2，K3，……，Kq)打开优先级最高的开关，其中K1表示第一级别电子开关，打开的优先级最高，K2表示第二级别电子开关，打开的优先级次之，Kq表示第q级别电子开关，打开的优先级最低，当经过比较之后，出现差值相同的情况下，根据电流差值无法确定先后顺序的时候，则根据中控单元内预设的电子开关级别矩阵K中预先设置的电子开关级别顺序进行选择，选择电子开关级别顺序高的进行利用，便于电能的输出。

尤其，本发明通过对实时电流值与标准电流值作为选择第一要素，然后将电子开关的优先级别作为第二选择要素，且电子开关的优先级别与电路中元器件的实际参数相关，电子开关的优先级别体现了电路的性能，选择最小差值的电流对应的电路，当电流差值相同时，选择电路性能较佳的优先使用，大大提高了电子变压器的电能利用率，对性能较佳的电路优先使用，提高电路的稳定性，便于使能LED驱动电源。

尤其，通过设置性能矩阵，实时对电子变压器的性能做评估，随时使用时间的增加或是其他外界环境的干扰等，会使电子变压器的性能呈现递减下降的趋势，若是无法及时获取电子变压器的性能，使用性能不能满足要求的电子变压器会影响电路的性能，因此在实际应用过程中，若是电子变压器的实时性能无法满足要求，则关闭对应的电子开关，然后对电子变压器进行更换，以使满足电路的使用要求，提高电路的安全性。

尤其，通过设置电子变压器的性能矩阵标准，若是达到标准则使用，若是不能达到标准则关闭对应的支路，实现对电路中其他电路部件的有效保护，当在电子变压器满足预设的性能标准矩阵时，需要进一步考虑其实际使用时长，电能产热的多少以及电能的转化率等因素，若是使用时间短，产热少，转化率高则需要优先使用，通过将其支路的电子开关的优先等级进行变更，提高其使用频率，进一步提高电路的使用效率，进而提高电能的利用率，若是，电子变压器的实际使用时间接近性能标准，则表示该电子变压器的使用时间已经接近饱和，在这个时刻需要对电子变压器所对应的电子开关的优先等级进行变更，减少该电子变压器的使用频率，进而保证电路的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的兼容电子变压器的整合式LED驱动电源结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，本发明实施例提供的兼容电子变压器的整合式LED驱动电源包括多组电子变压器100、多组可变解耦电容200和LED驱动电源300,所述电子变压器100和所述可变解耦电容200一对一对应，所述可变解耦电容200设置在所述电子变压器100和所述LED驱动电源300之间，所述电子变压器100将所述市电转化为低压交流电，所述低压交流电包括直流分量和交流分量，将所述交流分量存储在所述可变解耦电容200中，所述直流分量用以驱动所述LED驱动电源300；还包括中控单元和多组电子开关400；所述中控单元分别与所述电子开关400连接，所述电子开关400设置在所述可变解耦电容200和所述LED驱动电源300之间，所述中控单元内设置有所述电子变压器100的实时输出电流矩阵I(it1,it2,it3,……,itn)，其中it1表示第一电子变压器100的实时输出电流，it2表示第二电子变压器100的实时输出电流，it3表示第三电子变压器100的实时输出电流，itn表示第n电子变压器100的实时输出电流，所述中控单元内设置有标准输出电流矩阵I0(i01,i02,i03,……,i0n)，其中i01表示第一电子变压器100的标准输出电流,i02表示第二电子变压器100的标准输出电流,i03表示第三电子变压器100的标准输出电流,……,i0n表示第n电子变压器100的标准输出电流；在任意T时刻，比较n个所述电子变压器100的实时输出电流与标准输出电流，若第m个电子变压器100的实时输出电流与标准输出电流的差值最小，则所述中控单元打开所述第m个电子变压器100对应的可变解耦电容200所连接的第m电子开关400Km；若在任意T时刻，q个所述电子电压器的实际输出电流与标准输出电流的差值相同时，则根据所述中控单元内预先设置的电子开关400级别矩阵(K1，K2，K3，……，Kq)打开优先级最高的开关，其中K1表示第一级别电子开关400，打开的优先级最高，K2表示第二级别电子开关400，打开的优先级次之，Kq表示第q级别电子开关400，打开的优先级最低。

具体而言，本发明实施例提供的兼容电子变压器100的整合式LED驱动电源300，中控单元内设置有电子变压器100的实时输出电流矩阵I(it1,it2,it3,……,itn)和标准输出电流矩阵I0(i01,i02,i03,……,i0n)，在任意T时刻，比较n个所述电子变压器100的实时输出电流与标准输出电流，若第m个电子变压器100的实时输出电流与标准输出电流的差值最小，则所述中控单元打开所述第m个电子变压器100对应的可变解耦电容200所连接的第m电子开关400Km，通过对个电子电压器的实时输出电流与标准输出电流比较，得到差值最小的实时输出电流，并将该电子变压器100对应的电流经过可变解耦电容200后的直流电作为输出给LED驱动电源300进行供电。在本发明实施例提供的兼容电子变压器100的整合式LED驱动电源300，通过中控单元选择与标准输出电流最小的实时输出电流对应的电子变压器100对应的开关，并使能该开关，实现利用最小的电流值使能LED驱动电源300，使得本发明实施例提供的兼容电子变压器100的整合式LED驱动电源300高效，节约电能，提高电能的使用效率。

在实际应用过程中，若在任意T时刻，q个所述电子电压器的实际输出电流与标准输出电流的差值相同时，则根据所述中控单元内预先设置的电子开关400级别矩阵K(K1，K2，K3，……，Kq)打开优先级最高的开关，其中K1表示第一级别电子开关400，打开的优先级最高，K2表示第二级别电子开关400，打开的优先级次之，Kq表示第q级别电子开关400，打开的优先级最低，当经过比较之后，出现差值相同的情况下，根据电流差值无法确定先后顺序的时候，则根据中控单元内预设的电子开关400级别矩阵K中预先设置的电子开关400级别顺序进行选择，选择电子开关400级别顺序高的进行利用，便于电能的输出。

具体而言，所述中控单元内还设置有解耦电容矩阵L(L1,L2,L3)，其中L1表示第一解耦标准电容,L2表示第二解耦标准电容,L3表示第三解耦标准电容，不同的解耦标准电容对应不同的解耦纯度P(P1,P2,P3)，其中P1表示第一解耦纯度,P2表示第二解耦纯度,P3表示第三解耦纯度,且P1>P2>P3,在使用时，当所述电子电压器的实时输出电流与标准输出电流差值大于预设标准差值时，选择第一解耦纯度的解耦电容对所述电子变压器的实时输出电流进行解耦；若当所述电子电压器的实时输出电流与标准输出电流差值等于预设标准差值时，选择第二解耦纯度的解耦电容对所述电子变压器的实时输出电流进行解耦；若当所述电子电压器的实时输出电流与标准输出电流差值小于预设标准差值时，选择第三解耦纯度的解耦电容对所述电子变压器的实时输出电流进行解耦。

在实际应用过程中，解耦电容的解耦能力若是较佳，则LED驱动电源得到的直流分量则更纯粹，但是若是解耦电容的解耦能力不好，则LED驱动电源得到的直流分量会有谐波，影响LED驱动电源的使用，当所述电子电压器的实时输出电流与标准输出电流差值大于预设标准差值时，选择第一解耦纯度的解耦电容对所述电子变压器的实时输出电流进行解耦；第一解耦纯度的解耦电容解耦能力强，将电子变压器的实时输出电流中的交流分量去除，由于其解耦能力强，那么得到的直流分量较为纯粹，便于后续电能的使用，提高LED驱动电源的功率，若是若当所述电子电压器的实时输出电流与标准输出电流差值小于预设标准差值时，则便是电子变压器的交流分量较小，使用解耦能力较弱的解耦电容就可以完成解耦操作，得到的直流分量满足LED驱动电源，本发明实施例通过对电子变压器的实时电流与预设标准电流进行比较，并根据不同的比较结果采用不同的解耦能力的电容进行解耦，实现对LED驱动电源的驱动。

解耦纯度是解耦能力的体现，本领域技术人员可以理解的是，不同的解耦电容在电路中的去耦能力是不同的，根据电路的复杂程度以及耦合强度等因素有关。

具体而言，电子开关400的级别顺序可以采用下面的公式进行计算，所述电子开关400的级别KI＝CI/C0+UI/U0，其中，CI表示可变解耦电容200的容值，C0表示可变解耦电容200的容值，UI表示电子变压器100的实际输出电压，U0表示电子变压器100的标准输出电压，I＝1，2，3，……，q。电子开关400的级别顺序是与其对应线路上的可变解耦电容200和电子变压器100息息相关，若是解耦电容的滤波能力或是电子变压器100的输出电流越大，那么该线路上对应的LED驱动电源300就更容易被使能，被优先使用的概率则更大，本发明实施例通过对实时电流值与标准电流值作为选择第一要素，然后将电子开关400的优先级别作为第二选择要素，且电子开关400的优先级别与电路中元器件的实际参数相关，电子开关400的优先级别体现了电路的性能，选择最小差值的电流对应的电路，当电流差值相同时，选择电路性能较佳的优先使用，大大提高了电子变压器100的电能利用率，对性能较佳的电路优先使用，提高电路的稳定性，便于使能LED驱动电源300。

具体而言，所述中控单元内设置有电子变压器的性能矩阵F(Y0，T0，E0)，其中Y0表示电子变压器的标准使用时长，T0表示所述电子变压器的标准温度，E0表示电子变压器的电能转化标准，i取值为1-n，n为多组电子变压器的最大数量，在使用时，若对于第i电子变压器，若其使用时长已经超过了标准使用时长，或是电子变压器的实时温度超过电子变压器的标准温度，或所述电子变压器的电能转化效率无法满足电能转化标准，则将该支路进行断开，进行更换电子变压器。

具体而言，在实际应用过程中，为了保证电路的安全性能，需要对电路中的各个元器件进行评估，若是元器件使用时间过长，发热明显，或是电能转化率较低等，都会影响电能的使用率，降低电路效率，甚至会发生电路事故，给用户带来人身或是财务损失等，因此本发明实施例中的中控单元内设置有电子变压器的性能矩阵F(Y0，T0，E0)，通过设置性能矩阵，实时对电子变压器的性能做评估，随时使用时间的增加或是其他外界环境的干扰等，会使电子变压器的性能呈现递减下降的趋势，若是无法及时获取电子变压器的性能，使用性能不能满足要求的电子变压器会影响电路的性能，因此在实际应用过程中，若是电子变压器的实时性能无法满足要求，则关闭对应的电子开关，然后对电子变压器进行更换，以使满足电路的使用要求，提高电路的安全性。

具体而言，若是所述电子变压器满足电子变压器的性能矩阵F(Y0，T0，E0)的要求，则判断所述电子变压器的实时使用时长，在任意时刻，若所述电子变压器的实时使用时长大于0.9×Y0，则在该时刻检测器实时温度，若是其实时温度高于0.9×T0，则检测该时刻之前的电能转化效率，是否低于0.9×E0，若是，则变更当前电子变压器对应的开关的优先等级由当前的优先级别降低为后一优先级别。

在使用过程中，电路结构的安全性能至关重要，而且电子变压器的使用时间较多，则出现故障的概率更大，因此在本发明实施例通过设置使用时长标准，当电子变压器的使用时间接近使用时长标准时，降低该电子变压器的使用频率，具体可以通过变更该电子变压器的电子开关的优先等级来实现，进而保证电子变压器的安全性，进而维持电路整体的稳定性。

具体而言，若是所述电子变压器满足电子变压器的性能矩阵F(Y0，T0，E0)的要求，则判断所述电子变压器的实时使用时长，在任意时刻，若所述电子变压器的实时使用时长大于0.1×Y0，则在该时刻检测器实时温度，若是其实时温度高于0.1×T0，则检测该时刻之前的电能转化效率，是否高于0.9×E0，若是，则变更所述当前电子变压器对应的开关的优先等级由当前的优先级别上升为前一优先级别。

具体而言，若是电子变压器的使用时长比较少，且在使用时发热现象不明显，电能转化率比较高，说明该电子变压器的性能较佳，在实际应用中，应该优先采用该电子变压器所在的支路对LED驱动电源进行供电，因此为了增加该电子变压器的使用频率，则可以根据实际情况提高对应的电子开关的优先等级，实现对该支路的优先使用，保证电路稳定的前提下，还可以实现对电子变压器的充分利用。

本领域技术人员可以理解的是，通过设置电子变压器的性能矩阵标准，若是达到标准则使用，若是不能达到标准则关闭对应的支路，实现对电路中其他电路部件的有效保护，当在电子变压器满足预设的性能标准矩阵时，需要进一步考虑其实际使用时长，电能产热的多少以及电能的转化率等因素，若是使用时间短，产热少，转化率高则需要优先使用，通过将其支路的电子开关的优先等级进行变更，提高其使用频率，进一步提高电路的使用效率，进而提高电能的利用率，若是，电子变压器的实际使用时间接近性能标准，则表示该电子变压器的使用时间已经接近饱和，在这个时刻需要对电子变压器所对应的电子开关的优先等级进行变更，减少该电子变压器的使用频率，进而保证电路的安全性。

本发明实施例通过电子变压器的性能进行评估，根据电子变压器的使用时长、使用温度以及电能转化率等决定电子变压器的使用频率，而其使用频率则是通过其连接的电子开关的优先等级进行界定，通过控制电子开关的优先等级，控制电子变压器的使用频率，大大提高了电子变压器的使用效率，且能够及时发现电路中存在的安全隐患，有效避免电路故障引起的意外，提高电路的安全性。

而对于电子变压器的性能进行评估的方法有多种，可以是检测其使用时长，使用温度或是电能转化率，本领域技术人员可以理解的是还可以采用其他参数进行评估，但是电子变压器的使用时长可以是根据大数据获取，而使用温度是针对电能产生的热量的多少进行评估，若是产生的热量多，表示电能损失较多，电能转化效率会降低，因此都会影响到电路的效率以及电路的安全性。

具体而言，所述可变解耦电容200为200μF-470μF。电子变压器100的输出端连接整流桥的输入端，整流桥的输出端并联有输入滤波电容C还包括整合式开关变换电路。整合式开关变换电路包括前级PFC变换器和后级DC—DC变换器；前级PFC变换器的输入端连接到整流桥的输出端，且前级PFC变换器与后级DC-DC变换器通过单个开关管S1整合起来，其间的解耦电容如取值为200μF-470μF，其将瞬态输入功率的直流分量与交流分量进行解耦。采用200μF-470μF的可变解耦电容200，简单方便易于实现，且解耦效果较好。

具体而言，还包括DC-DC变换器，所述DC-DC变换器设置在所述电子变压器100和所述LED驱动电源300之间，所述电子变压器100经过可变解耦电容200后的直流分量经过所述DC-DC变换器输出直流电压，所述可变解耦电容200为470μF。

通过电子变压器100进行输出后的电能需要通过DC-DC变换器进行转换后，才被LED驱动电源300所用，使得电子变压器100的利用效率更高。

具体而言，还包括有多个LED光源，多个所述LED光源与所述LED驱动电源300连接，所述LED驱动电源300用于驱动多个所述LED光源。

本发明实施例提供的LED驱动电源300用以启动多个LED光源，使得在满足LED光源工作的前提下，提高电子变压器100的使用效率以及电子变压器100的功率转化率，使其减少不必要的电能损耗，保证LED光源的电流达到其使能电流，保证其持续工作，尽量降低LED光源闪烁的情况，或是无法使能情况的出现。

具体而言，所述LED驱动电源300为整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源。

具体而言，所述整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源的主功率电路由整流桥、输入滤波电感、第一输入滤波电容和第二输入滤波电容、开关管、Buck-Boost电感、Buck电感、均流电容、第一续流二极管和第二续流二极管以及输出电容构成。通过整流滤波，使得LED驱动电源300得到的电能更为稳定均衡，保证其使能电流电压的稳定性，维持电路的有效性，降低电路异常的频次，保证电路输出的正常性和稳定性，提高LED驱动电源的使能效率。

具体而言，还包括功率因数校正电路，所述功率因数校正电路设置在所述电子变压器100和所述可变解耦电容200之间，用以对所述电子变压器100的输出功率进行校正。通过功率因数校正，整个LED驱动电源300在工频周期内呈现出电阻性，解决了传统兼容方法的容性负载问题，通过电压快环控制，消除前级输出的直流电压纹波，得到恒定的低纹波输出电流，驱动LED正常工作，解决了单级PFC方案输出含二倍工频纹波的问题。

在本发明实施例中的可变解耦电容200将瞬态输入功率的直流分量与交流分量进行解耦，交流分量存储于电容中，直流分量通过后级DC—DC变换器传递到输出，从而获得稳定且不含二倍工频纹波的直流输出电压。由于输出电压不含二倍工频纹波，变换器控制环路的带宽不再受到二倍工频的制约，可实现快速的环路调节。整合式PFC变换器具有输出电压或电流快速调节特性，可同时实现高功率因数与低输出纹波。将整合式高功率因数变换器用作兼容电子变压器100的LED驱动电源300，不仅可以解决传统方法的兼容性问题，也可以实现低输出电流纹波，同时满足MR16照明系统对体积和成本的要求。

具体而言，电子变压器100的输出端连接整流桥的输入端，整流桥的输出端并联有输入滤波电容C还包括整合式开关变换电路。整合式开关变换电路包括前级PFC变换器和后级DC—DC变换器；前级PFC变换器的输入端连接到整流桥的输出端，且前级PFC变换器与后级DC-DC变换器通过单个开关管S1整合起来，其间的解耦电容如取值为200μF-470μF，其将瞬态输入功率的直流分量与交流分量进行解耦。

具体而言，整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源的主功率电路由整流桥Dbridge、输入滤波电感Lf、输入滤波电容Cf1和Cf2、开关管S1、Buck-Boost电感L1、Buck电感L2、均流电容C1、续流二极管D1和D2、输出电容Co1和Co1以及负载LEDS1和LEDS2构成。该LED驱动电源采用恒导通时间控制策略，控制输出电流io1。误差放大器EA1将输出电流信号vrs和参考电压vref进行比较，产生误差电压ve1。由于开关管与采样端不共地，需将误差电压ve1通过光耦从模拟地传输到实际地ve。比较器COMP1将ve与锯齿波信号进行比较以产生复位信号vre。因此，输出电流被调节为io。当S1关闭时，锯齿波发生器复位为零；当RS触发器的置位端子为高电平时，锯齿波发生器再次置位。RS触发器置位端子的输入信号是电感器的零电流检测(ZCD)信号，其中ZCD信号由主电感的辅助绕组产生。因此，该LED驱动电源的Buck-Boost电感电流工作在CRM下，通过选择L1和L2的电感量，Buck电感电流iL2工作在频率变化的断续导通模式。相比于传统的断续导通模式，变频断续导通模式的电感电流峰值更低，有助于提升变换器的效率。

本发明实施例提出了一种整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源，该LED驱动电源由非隔离Buck-Boost和Buck变换器通过一个有源开关整合而成，简化了控制环路。采用COT控制，消除了Buck变换器输入电流的死区。因此，该LED驱动电源的输入电流谐波很容易达到I EC61000-3-2C类法规限值。利用电容充放电平衡特性，实现了两条输出支路的无源均流。结合Buck-Boost变换器功率因数高与Buck变换器效率高的特点，该LED驱动电源可以在全范围输入应用中实现高效率和高功率因数。

具体而言，功率校正电路可以采用的方式有多种，可以是升压型(Boost拓扑)PFC电路升压型PFC主电路，其工作原理如下:当电路中的开关管Q导通时，电感电流I z,通过储能电感线圈L，在储能电感线圈没有饱和前，电感线圈中的电流线性增加，电源提供的电能以磁场能的形式储存在储能电感线圈中，此时，滤波电容C将电场能转换为电能为负载提供能量；当开关管Q截止时，储能电感L两端产生自感电动势YL，以维持电流的大小和方向不变。这样，自感电动势与电源电压T l zn相互串联向电容和负载供电。这种电路的优点是:输入电流在整个周期内，不但连续，而且可以进行调制，因此可得到较高的功率因数；输入电流就是电感电流，调节容易且方便；开关管栅极驱动信号地与输出共地，驱动简单；输入(电感)电流连续，开关管的最大电流值相对较小，对输入电压变化适应性强，可应用于电网电压变化比较大的场合。

具体而言，还可以是降压型PFC电路，其工作原理如下:当串联的开关管Q导通时，储电感电流五流过储能电感线能圈，在储能电感线圈没有饱和之前，电感线圈电流几线性增加；当开关管Q关断时，储能电感线圈z两端产生自感电动势，向滤波电容和负载R供电。由于负载上的电压(即变换器输出电压)小于电源电压，故称为降压变换器。该电路的主要优点是:开关管所承受的峰值电压为输入的峰值电压，因此开关管所承受的电压应力相对较小；而且当下一级发生短路时，还可用开关管自身实现短路保护。

本发明提供了一种整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源。该LED驱动电源由非隔离Buck-Boost和Buck变换器通过一个有源开关整合而成，在不使用变压器的情况下实现了降压。采用恒导通时间控制，消除了Buck PFC变换器输入电流的死区。因此，该驱动电源的输入电流谐波很容易达到I EC61000-3-2C类法规的限值。利用提出的无源均流网络，仅需控制其中一条输出支路的电流，即可实现对另外一条支路的均流控制，简化了驱动与控制电路。励磁电感工作在临界导通模式下，实现了高功率因数。此外，由于单级功率转换特性，实现了高效率。本发明只用一个开关的单级降压LED驱动电源，但是它需要额外的变压器来实现降压转换，导致其体积大、成本高。高功率因数单级LED驱动器具有效率高、体积小等优点，符合用户需求。

在临界连续模式下,计算高功率LED驱动电源300电路中电感值、滤波电容,以此为参量依据,设定电路中的电压范围与最小开关频率、输出功率等,校正PFC电路控制谐波。以PFC控制器所计算的电流与电压数据为基础,计算谐振频率值,通过谐振网络部分调整电压增益,确保LED驱动电源300开关管实现零电压开关,实现临界连续模式下高功率LED驱动电源300谐振控制。实验结果表明,采用该方法进行谐振控制的LED驱动电源300,工作效率和PF值分别保持在88％和0.99以上,并且开关损耗低,未出现电流过冲,输入电压与输出电流波形相同,整体控制效果较好。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，其特征在于，包括：多组电子变压器、多组可变解耦电容和LED驱动电源,所述电子变压器和所述可变解耦电容一对一对应，所述可变解耦电容设置在所述电子变压器和所述LED驱动电源之间，所述电子变压器将市电转化为低压交流电，所述低压交流电包括直流分量和交流分量，将所述交流分量存储在所述可变解耦电容中，所述直流分量用以驱动所述LED驱动电源；

还包括中控单元和多组电子开关；所述中控单元分别与所述电子开关连接，所述电子开关设置在所述可变解耦电容和所述LED驱动电源之间，所述中控单元内设置有所述电子变压器的实时输出电流矩阵I(it1,it2,it3,……,itn)，其中it1表示第一电子变压器的实时输出电流，it2表示第二电子变压器的实时输出电流，it3表示第三电子变压器的实时输出电流，itn表示第n电子变压器的实时输出电流，所述中控单元内设置有标准输出电流矩阵I0(i01,i02,i03,……,i0n)，其中i01表示第一电子变压器的标准输出电流,i02表示第二电子变压器的标准输出电流,i03表示第三电子变压器的标准输出电流,……,i0n表示第n电子变压器的标准输出电流；

在任意T时刻，比较n个所述电子变压器的实时输出电流与标准输出电流，若第m个电子变压器的实时输出电流与标准输出电流的差值最小，则所述中控单元打开所述第m个电子变压器对应的可变解耦电容所连接的第m电子开关Km；

若在任意T时刻，q个所述电子电压器的实际输出电流与标准输出电流的差值相同时，则根据所述中控单元内预先设置的电子开关级别矩阵(K1，K2，K3，……，Kq)打开优先级最高的开关，其中K1表示第一级别电子开关，打开的优先级最高，K2表示第二级别电子开关，打开的优先级次之，Kq表示第q级别电子开关，打开的优先级最低。

2.根据权利要求1所述的兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，其特征在于，所述中控单元内还设置有解耦电容矩阵L(L1,L2,L3)，其中L1表示第一解耦标准电容,L2表示第二解耦标准电容,L3表示第三解耦标准电容，不同的解耦标准电容对应不同的解耦纯度P(P1,P2,P3)，其中P1表示第一解耦纯度,P2表示第二解耦纯度,P3表示第三解耦纯度,且P1>P2>P3,在使用时，当所述电子电压器的实时输出电流与标准输出电流差值大于预设标准差值时，选择第一解耦纯度的解耦电容对所述电子变压器的实时输出电流进行解耦；

若当所述电子电压器的实时输出电流与标准输出电流差值等于预设标准差值时，选择第二解耦纯度的解耦电容对所述电子变压器的实时输出电流进行解耦；

若当所述电子电压器的实时输出电流与标准输出电流差值小于预设标准差值时，选择第三解耦纯度的解耦电容对所述电子变压器的实时输出电流进行解耦。

3.根据权利要求2所述的兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，其特征在于，所述电子开关的级别KI＝CI/C0+UI/U0，其中，CI表示可变解耦电容的实际容值，C0表示可变解耦电容的标准容值，UI表示电子变压器的实际输出电压，U0表示电子变压器的标准输出电压，I＝1，2，3，……，q，所述可变解耦电容为200μF-470μF。

4.根据权利要求3所述的兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，其特征在于，所述中控单元内设置有电子变压器的性能矩阵F(Y0，T0，E0)，其中Y0表示电子变压器的标准使用时长，T0表示所述电子变压器的标准温度，E0表示电子变压器的电能转化标准，i取值为1-n，n为多组电子变压器的最大数量，在使用时，若对于第i电子变压器，若其使用时长已经超过了标准使用时长，或是电子变压器的实时温度超过电子变压器的标准温度，或所述电子变压器的电能转化效率无法满足电能转化标准，则将该支路进行断开，进行更换电子变压器。

5.根据权利要求4所述的兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，其特征在于，若是所述电子变压器满足电子变压器的性能矩阵F(Y0，T0，E0)的要求，则判断所述电子变压器的实时使用时长，在任意时刻，若所述电子变压器的实时使用时长大于0.9×Y0，则在该时刻检测器实时温度，若是其实时温度高于0.9×T0，则检测该时刻之前的电能转化效率，是否低于0.9×E0，若是，则变更当前电子变压器对应的开关的优先等级由当前的优先级别降低为后一优先级别。

6.根据权利要求5所述的兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，其特征在于，若是所述电子变压器满足电子变压器的性能矩阵F(Y0，T0，E0)的要求，则判断所述电子变压器的实时使用时长，在任意时刻，若所述电子变压器的实时使用时长大于0.1×Y0，则在该时刻检测器实时温度，若是其实时温度高于0.1×T0，则检测该时刻之前的电能转化效率，是否高于0.9×E0，若是，则变更所述当前电子变压器对应的开关的优先等级由当前的优先级别上升为前一优先级别。

7.根据权利要求3所述的兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，其特征在于，还包括DC-DC变换器，所述DC-DC变换器设置在所述电子变压器和所述LED驱动电源之间，所述电子变压器经过可变解耦电容后的直流分量经过所述DC-DC变换器输出直流电压，还包括功率因数校正电路，所述功率因数校正电路设置在所述电子变压器和所述可变解耦电容之间，用以对所述电子变压器的输出功率进行校正，所述功率因数校正电路为降压型PFC电路，所述可变解耦电容为470μF。

8.根据权利要求2所述的兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，其特征在于，还包括有多个LED光源，多个所述LED光源与所述LED驱动电源连接，所述LED驱动电源用于驱动多个所述LED光源。

9.根据权利要求3所述的兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，其特征在于，所述LED驱动电源为整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源。

10.根据权利要求9所述的兼容电子变压器的整合式LED驱动电源，其特征在于，所述整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源的主功率电路由整流桥、输入滤波电感、第一输入滤波电容和第二输入滤波电容、开关管、Buck-Boost电感、Buck电感、均流电容、第一续流二极管和第二续流二极管以及输出电容构成。

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