CN114222393A - 一种led灯驱动电路及led照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED灯驱动电路及LED照明装置，驱动电路包括开关管S₁、S₂、电感L₁、L₂和电容C₂、C₃、C₄，开关管S₁的第二端与开关管S₂的第一端连接，开关管S₁的第一端与电源的第一端连接，开关管S₂的第二端与电源的第二端连接，开关管S₁、S₂的公共端与电感L₁的第一端连接，电感L₁的第二端分别与电容C₂的第一端和电容C₃的第一端连接，电容C₃的第二端分别与电容C₄的第一端和电感L₂的第一端连接，电感L₂的第二端与LED灯一端连接，LED灯另一端与电容C₂、C₄和开关管S₂的第二端连接并与电源的第二端连接。本发明驱动电路结构简单，元器件数目少，可以在负载波动变化时，自适应实现恒流输出，满足LED特定负载的使用需求。

Description

一种LED灯驱动电路及LED照明装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种LED灯驱动电路及LED照明装置。

背景技术

在照明应用中，发光二极管(led)正在越来越多地取代传统白炽灯。LED驱动器需要高效地将调节良好、低纹波的电流传递给一串串联的LED灯，并且必须设计为在宽范围的输出和输入电压下工作。传统的LED驱动器，通常是基于Buck-boost电路。为了进一步降低驱动器尺寸和损耗，以LLC为代表的软开关谐振变换器应用逐渐广泛。但轻载时，电路中的谐振无功电流较大导致效率降低，其不适合宽输入和输出电压范围的LED驱动应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供了一种无功电流小，能够输出恒定电流，适合宽输入和输出电压范围的LED灯驱动电路。

本发明的另一目的在于提供一种LED照明装置。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种LED灯驱动电路包括开关管S₁、S₂、电感L₁、L₂和电容C₂、C₃、C₄，所述开关管S₁的第二端与所述开关管S₂的第一端连接，所述开关管S₁的第一端与电源的第一端连接，所述开关管S₂的第二端与电源的第二端连接，所述开关管S₁、S₂的公共端与所述电感L₁的第一端连接，所述电感L₁的第二端分别与所述电容C₂的第一端和所述电容C₃的第一端连接，所述电容C₃的第二端分别与所述电容C₄的第一端和所述电感L₂的第一端连接，所述电感L₂的第二端与所述LED灯一端连接，所述LED灯另一端与所述电容C₂、C₄和所述开关管S₂的第二端连接并与所述电源的第二端连接。

进一步，所述开关管S₁、S₂交替导通，所述电感L₁、L₂和所述电容C₂、C₃、C₄共同作用产生谐振。

进一步，所述电容C₂按照以下公式配置：

其中，C₂为所述电容C₂的电容值，L₁为所述电感L₁的电感值，L₂为所述电感L₂的电感值。

进一步，所述电容C₃、C₄按照以下公式配置：

其中，C₃为所述电容C₃的电容值，C₄为所述电容C₄的电容值。

进一步，开关管S₁、S₂为MOS管。

本发明的第二方面提供一种LED照明装置，包括如第一方面所述的LED灯驱动电路。

本发明驱动电路结构简单，元器件数目少，可以在负载波动变化时，自适应实现恒流输出，满足LED特定负载的使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的LED灯驱动电路的结构示意图；

图2为本发明图1的等效电路示意图；

图3为本发明开关管的驱动波形图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明的LED灯驱动电路包括开关管S₁、S₂、电感L₁、L₂和电容C₂、C₃、C₄，所述开关管S₁的第二端与所述开关管S₂的第一端连接，所述开关管S₁的第一端与电源的第一端连接，所述开关管S₂的第二端与电源的第二端连接，所述开关管S₁、S₂的公共端与所述电感L₁的第一端连接，所述电感L₁的第二端分别与所述电容C₂的第一端和所述电容C₃的第一端连接，所述电容C₃的第二端分别与所述电容C₄的第一端和所述电感L₂的第一端连接，所述电感L₂的第二端与所述LED灯一端连接，所述LED灯另一端与所述电容C₂、C₄和所述开关管S₂的第二端连接并与所述电源的第二端连接。其中，电源为幅值为V_in的直流源。

LED灯驱动电路包括恒压式驱动和恒流式驱动，恒流式驱动电路结构复杂，相对价格较高，恒压式驱动以稳压驱动电路驱动LED，每串LED灯需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均。本发明的LED灯驱动电路构成结构简单的恒流驱动电路，本发明不用再输出电路串联限流电阻，LED上流过的电流也不受外界电源电压变化、环境温度变化，以及LED参数离散性的影响，从而能保持电流恒定，充分发挥LED的各种优良特性。采用恒流驱动方式，它能避免LED正向电压的改变而引起电流变动，同时恒定的电流使LED的亮度稳定，也便于LED灯具厂实施大批量生产时保证产品的一致性。

如图3所示，所述开关管S₁、S₂交替导通，所述电感L₁、L₂和所述电容C₂、C₃、C₄共同作用产生谐振，在谐振作用下，开关管S₁、S₂上电压呈正弦型，可实现零电压/电流开关，降低开关损耗。

在本发明一实施例中，开关管S₁、S₂为MOS管。需要说明的是，本实施例中开关管S₁、S₂以P型MOS管为例进行说明，开关管S₁、S₂的控制端接收高电平驱动信号，开关管S₁、S₂导通；开关管S₁、S₂的控制端接收低电平驱动信号，开关管S₁、S₂关断。然而，本发明并不以此为限制，开关管S₁、S₂也可以为N型MOS管。相反地，开关管S₁、S₂的控制端接收低电平驱动信号，开关管S₁、S₂导通；开关管S₁、S₂的控制端接收高电平驱动信号，开关管S₁、S₂关断。

在本发明的一实施例中，电源经过开关管S₁、S₂后，从开关管S₁、S₂中间抽头向后输出方波，根据傅里叶分解可得到基波分量Vs为：

此时输入基波电流

得到等效电路如图2所示，从输入侧看，谐振回路及负载阻抗Z(jω)可表达为：

为了减小谐振回路中的无功电流，令虚部Y＝0，由此得到：

其中，C₂为所述电容C₂的电容值，L₁为所述电感L₁的电感值，L₂为所述电感L₂的电感值。

其中，C₃为所述电容C₃的电容值，C₄为所述电容C₄的电容值。

将

带入，得到输出电流表达式：

可以看出，此时输出电流仅与输入电压及电感L₁参数有关，不随负载变化，可以实现不同负载下的恒流输出。

本发明的第二方面提供一种LED照明装置，包括上述实施例的LED灯驱动电路，通过上述驱动电路可以实现LED灯的恒流驱动，恒定的电流使LED照明装置的亮度稳定。

综上，本发明结构简单，元器件数目少，且可以在LED负载波动变化时，自适应实现恒流输出，满足LED等特定负载的使用需求。此外，在谐振的作用下，开关管上电压呈正弦型，可实现零电压/电流开关，降低开关损耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种LED灯驱动电路，其特征在于，包括开关管S₁、S₂、电感L₁、L₂和电容C₂、C₃、C₄，所述开关管S₁的第二端与所述开关管S₂的第一端连接，所述开关管S₁的第一端与电源的第一端连接，所述开关管S₂的第二端与电源的第二端连接，所述开关管S₁、S₂的公共端与所述电感L₁的第一端连接，所述电感L₁的第二端分别与所述电容C₂的第一端和所述电容C₃的第一端连接，所述电容C₃的第二端分别与所述电容C₄的第一端和所述电感L₂的第一端连接，所述电感L₂的第二端与所述LED灯一端连接，所述LED灯另一端与所述电容C₂、C₄和所述开关管S₂的第二端连接并与所述电源的第二端连接。

2.如权利要求1所述的LED灯驱动电路，其特征在于，所述开关管S₁、S₂交替导通，所述电感L₁、L₂和所述电容C₂、C₃、C₄共同作用产生谐振。

3.如权利要求2所述的LED灯驱动电路，其特征在于，所述电容C₂按照以下公式配置：

其中，C₂为所述电容C₂的电容值，L₁为所述电感L₁的电感值，L₂为所述电感L₂的电感值。

4.如权利要求3所述的LED灯驱动电路，其特征在于，所述电容C₃、C₄按照以下公式配置：

其中，C₃为所述电容C₃的电容值，C₄为所述电容C₄的电容值。

5.如权利要求1所述的LED灯驱动电路，其特征在于，开关管S₁、S₂为MOS管。

6.一种LED照明装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的LED灯驱动电路。

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