CN205124080U - Led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED驱动电路，包括依次连接的电子变压器、整流桥、升压变换器、中间级电压反馈网络和降压变换器，其中：所述升压变换器包括第一电感L1、第一控制开关Q1、第三电阻R3、第一二极管D1和第一电容C1；所述第一电感L1的两端分别接整流桥的输出端和第一控制开关Q1的漏极，所述第三电阻的两端分别与地、第一控制开关Q1的源极连接，所述第一二极管D1的正极与第一控制开关Q1的漏极连接，第一二极管的负极与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地。本实用新型能够解决现有技术中存在难题，同时满足输出功率调节、镇定中间级DC电压和维护电子变压器稳定工作等三个要求。

Description

LED驱动电路

技术领域

本实用新型涉及LED驱动技术，尤其是一种LED驱动电路。

背景技术

LED灯具有显著的优势，近年来的市场份额不断增大。在LED灯应用中，仍存在着长期未能解决的技术问题，详述如下。

电子变压器通常由一个频率在40KHz~100KHz的自振荡功率变换器构成，它能把工频交流电（120V/60Hz或230V/50Hz）转变为12V电压。但其与LED驱动器这种非线性负载相连会产生很大问题：当电子变压器输出接到LED灯具上时，灯光不稳定甚至严重闪烁，反映出LED功率不定，驱动电路中直流母线电压波动和电子变压器工作异常。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种LED驱动电路，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种LED驱动电路，包括依次连接的电子变压器、整流桥、升压变换器、中间级电压反馈网络和降压变换器，其中：

所述升压变换器包括第一电感L1、第一控制开关Q1、第三电阻R3、第一二极管D1和第一电容C1；所述第一电感L1的两端分别接整流桥的输出端和第一控制开关Q1的漏极，所述第三电阻的两端分别与地、第一控制开关Q1的源极连接，所述第一二极管D1的正极与第一控制开关Q1的漏极连接，第一二极管的负极与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地；

所述中间级电压反馈网络包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端与第一二极管D1的负极连接，所述第二电阻R2的一端接地；

所述降压变换器包括第二控制开关Q2、第二二极管D2、第四电阻R4、第二电感L2和第二电容C2；所述第二控制开关Q2的源极连接第四电阻R4，第四电阻R4的另一端接地，所述第二控制开关Q2的漏极与第二二极管D2的正极和第二电容C2的一端连接，所述第二电感L2的两端分别与第二二极管D2的负极和第二电容C2的另一端连接。

进一步的，LED驱动电路还包括波形调整模块，该波形调整模块通过第一控制开关调整输入电流波形：在任一开关周期中，首先在电子变压器点燃时刻，产生一高电流峰值，以使电子变压器正常启动；随着输入电压的增加，输入电流的峰值逐渐减小，直至到达预定谷点值；随后输入电流的峰值逐渐增加，以维持电子变压器的导通。

进一步的，LED驱动电路还包括电压控制模块，该电压控制模块从中间级电压反馈网络获得反馈母线电压，并与预定值进行比较，通过数字脉冲调制的方式控制第一控制开关Q1。

有益效果：本实用新型能够解决现有技术中存在难题，同时实现输出功率调节、镇定中间级DC电压和维护电子变压器稳定工作，详细的优点通过下文的实施例和工作原理进行描述。

附图说明

图1是实施例一的结构示意图。

图2是半个开关周期的电流波形示意图。

图3是电流峰值的二维查询表示意图。

图4是电压环控制器的结构框图。

图5和图6是本实用新型的实验结果示意图。

图7和图8是现有技术的实验结果示意图。

具体实施方式

以下详细描述本实用新型的思想和原理。为了解决现有技术存在的难题，申请人对现有技术进行了详细的研究和对比分析，付出了大量的劳动，具体参考背景技术。通过对现有技术的研究，申请人创造性地提出了以下方案。

如图1所示，采用该实施例作为优选案例，其结构主要包括二极管整流桥，升压变换器，中间级直流母线的电压反馈网络,浮置降压变换器及LED灯珠串。在该实施例中，把降压变换器及LED灯珠串作为一个整体功率负载，对升压变换器进行控制。

参见图1，该实施例中元件的具体连接关系为：

升压变换器包括第一电感L1、第一控制开关Q1、第三电阻R3、第一二极管D1和第一电容C1；所述第一电感L1的两端分别接整流桥的输出端和第一控制开关Q1的漏极，所述第三电阻的两端分别与地、第一控制开关Q1的源极连接，所述第一二极管D1的正极与第一控制开关Q1的漏极连接，第一二极管的负极与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地；

所述中间级电压反馈网络包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端与第一二极管D1的负极连接，所述第二电阻R2的一端接地；

所述降压变换器包括第二控制开关Q2、第二二极管D2、第四电阻R4、第二电感L2和第二电容C2；所述第二控制开关Q2的源极连接第四电阻R4，第四电阻R4的另一端接地，所述第二控制开关Q2的漏极与第二二极管D2的正极和第二电容C2的一端连接，所述第二电感L2的两端分别与第二二极管D2的负极和第二电容C2的另一端连接。

通过第一控制开关Q1实现对输入电流波形的控制，进而实现本实用新型的目的，结合图2描述波形调整模块的工作过程。

如图2所示，为保证电子变压器的正常启动，输入电流形状应在变压器点燃时刻产生一个高电流峰值，然后随输入电压的增加而不断减小顶点值，直至输入电压达到顶点。为了维持电子变压器的导通，输入电流在半周期结束前不断增加。每个开关周期中电流峰值点LH对应的高电平值与时间成一定的函数关系，例如各高电平值位于某圆锥曲线的一部上。该曲线具有不同的离心率，但经过相同的两点（端点）。在其他实施例中，该曲线具有相似的弧度，端点相同但腹部谷点不同。在图2中，水平轴线代表时间，纵轴表示输入电流。很明显，输入电流在一个固定的低值LB和变化的高值中间来回移动。上升斜线时间对应功率开关导通状态，下降斜线对应功率开关断开状态。

如图3所示的二维查询表。每条弯曲的实线代表一组电流峰值，它们定义了每个开关周期中输入电流达到的顶点值。通过图3可以直观的发现这类些曲线对应在一个半周期中不同的平均电流值以及输出功率。它提供了不同时间（横轴）所需功率（纵轴）对应的电流峰值，这是二维的输入。每个开关周期中的电流顶峰值从多维表中实现查询。

当电子变压器确立正常工作后，输出功率也可以稳定下来。利用上述开关方案，电子变压器可以正常点燃并在半周其余的时间里保持导通。经实验，未发现有电子变压器意外关闭的现象发生。只要输入交流电压稳定，本实用新型的开关策略本质上能保障稳定的功率传输到负载侧。

转到图4，当从输入交流侧向输出负载侧获得稳定功率输出后，面临精确控制的问题。

为了在负载变化和输入电压扰动情况下还能有效调节功率流动，结合上述开关策略，设计电压控制模块：环路得到反馈母线电压并计算相应传输功率；然后在二维表中查询并从高电平数据族中挑出一条曲线来作为高电平值。电压控制外环为调节输出功率和实现直流电压精确控制提供了有效的工具。

结合图3和图4可知，通过利用二维查询表可以确定正确的峰值曲线，从而达到精确控制直流母线电压/电流。

通过比较图5至图8可知，本实用新型具有良好的性能，而且本实用新型适用于各种功率变换器拓扑结构，单级或双级低压LED照明系统，包含可调光或不调光，电子变压器或传统变压器。除了它对LED照明的广泛适用性，这种控制方法也可用在开关电源方案中而且查询表的维度可以是大于一的任何自然数（即多输入变量）。

总之，通过上述实施例可知，本实用新型构建了一个具有固定低值和变化高值的比较型电流调制策略，建立了用于电流调制策略的多维度查询表；通过对单一变量（主开关）的控制实现三个控制目标。而且通过电压控制环和多维比较式电流调制策略的组合，能够更加精确地调整系统的电压、电流等参数，达到更好的技术效果。本实用新型的其他优点包括：设置了用于维持电子变压器导通用的固定电流底限值；能在每个工频半周期中点燃电子变压器；能在自然关断或输入交流电压过零点之前保持电子变压器的导通；消除电子变压器意外关闭，并最大程度延展导通角；为实现稳定系统运行提供一致和光滑的输入电流形状轮廓；为交流输入LED灯提供了一种新的无需外接调光器的调光方法；产生了干净的导通角指示信号，为无闪烁调光器操作提供基础条件；对电子变压器及传统变压器均适用的控制方法，去除LED灯光闪烁和跳动。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种LED驱动电路，其特征在于，包括依次连接的电子变压器、整流桥、升压变换器、中间级电压反馈网络和降压变换器，其中：

所述升压变换器包括第一电感L1、第一控制开关Q1、第三电阻R3、第一二极管D1和第一电容C1；所述第一电感L1的两端分别接整流桥的输出端和第一控制开关Q1的漏极，所述第三电阻的两端分别与地、第一控制开关Q1的源极连接，所述第一二极管D1的正极与第一控制开关Q1的漏极连接，第一二极管的负极与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地；

所述中间级电压反馈网络包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端与第一二极管D1的负极连接，所述第二电阻R2的一端接地；

所述降压变换器包括第二控制开关Q2、第二二极管D2、第四电阻R4、第二电感L2和第二电容C2；所述第二控制开关Q2的源极连接第四电阻R4，第四电阻R4的另一端接地，所述第二控制开关Q2的漏极与第二二极管D2的正极和第二电容C2的一端连接，所述第二电感L2的两端分别与第二二极管D2的负极和第二电容C2的另一端连接。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括波形调整模块，该波形调整模块通过第一控制开关调整输入电流波形：在任一开关周期中，首先在电子变压器点燃时刻，产生一高电流峰值，以使电子变压器正常启动；随着输入电压的增加，输入电流的峰值逐渐减小，直至到达预定谷点值；随后输入电流的峰值逐渐增加，以维持电子变压器的导通。

3.如权利要求1或2所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括电压控制模块，该电压控制模块从中间级电压反馈网络获得反馈母线电压，并与预定值进行比较，通过数字脉冲调制的方式控制第一控制开关Q1。