CN101707838A - 一种适用于非隔离变换器的多路led恒流驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动电路，包含DC/AC变换电路，均流变压器，整流滤波电路，LED负载，其特征在于所述的DC/AC变换电路将输入的直流电压变为交流电压，该交流电压输入给均流变压器，均流变压器具有对各路电流进行均衡控制，经各路整流滤波电路之后，分别输出给各路LED负载。本发明的有益效果：1.通过均流变压器实现多路LED负载电流的均衡，成本低。2.均流控制由均流变压器自动实现，不需要额外的控制电路，电路简单、可靠性高。3.通过均流变压器实现均流的效率高，即便两路LED压差较大实现均流的损耗也较小。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动电路，具体的说应该是一种用于通过均流变压器实现非隔离变换器多路LED负载电流均衡的电路。
背景技术
对于非隔离变换器的LED多路恒流控制驱动器的应用，最常用的方案是使用多路独立控制的非隔离DC/DC恒流电路(如BUCK电路)，参照图1，每路DC/DC电路单独做恒流控制，很容易保证多路输出电流的均流，但由于每路LED都由独立的变换器和控制电路实现恒流驱动，电路复杂、成本高、可靠性低。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出一种高效率、低成本，均流性能良好，适用于非隔离电路的多路输出LED恒流控制电路。
解决上述问题采用的技术方案是：一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动电路，包含DC/AC变换电路，均流变压器，整流滤波电路，LED负载，其特征在于所述的DC/AC变换电路将输入的直流电压变为交流电压，该交流电压输入给均流变压器，均流变压器具有对各路电流进行均衡控制，经各路整流滤波电路之后，分别输出给各路LED负载；
在两路LED负载电路中，在DC/AC变换电路输出和每路整流滤波电路同相电流支路中分别串接均流变压器的两个绕组，两路同相电流分别流过均流变压器两个绕组的同名端和非同名端；当均流变压器的变比为n∶m，流过均流变压器两个绕组同名端和非同名端的电流之比不等于m∶n时，则均流变压器的激磁电流不为零，激磁电流在均流变压器两端产生的交流电压将自动平衡各路负载的压差，使均流变压器的两个绕组电流之比平衡为m∶n，从而实现对两路负载电流的控制；当m＝n时，实现两路负载电流的均流控制；
多路负载电流的均衡可以用多个均流变压器按照相同的方法均衡。
所述的DC/AC变换电路可以是传统半桥或全桥电路，也可以是LLC谐振，LCC谐振，LC谐振等各类谐振式或软开关电路，凡能够将直流电压变换为在交流电压波形的各类DC/AC变换电路，都可以应用，都在本专利的保护范围内。
整流滤波电路可以是桥式整流，倍压整流，倍流整流等各种整流滤波电路，凡是将交流电压转换为直流电压的各类整流滤波电路都在本专利的保护范围之内。
本发明利用均流变压器实现多路LED负载电流均衡控制的思路可以拓展到BUCK，BOOST，BUCK-BOOST，CUK，SEPIC等DC/DC变换器中，通过在开关管和(或)二极管支路中串联均流变压器，利用相同的原理实现多路LED负载的均流。具体实施例中有详细的阐明。
本发明适用于多路LED恒流驱动的电路，在LED负载为两路的场合下，一种优化的实现方式，所述的均流变压器包括两个绕组W1和W2，所述的DC/AC变换电路的一个输出端接绕组W1的同名端和绕组W2的非同名端，绕组W1的非同名端和DC/AC变换电路的另一个输出端作为整流滤波电路1的输入端，绕组W2的同名端和DC/AC变换电路的另一个输出端作为整流滤波电路2的输入端，整流滤波滤波电路1和2分别接两路LED负载.
在该电路中，DC/AC逆变输出电流(iw1和iw2)分别流过均流变压器的两个绕组W1和W2的同名端和非同名端；
当均流变压器匝比为W1∶W2＝1∶1时，如果由于两路LED负载电压Uo1和Uo2不平衡，造成负载电流I1和I2和均流变压器绕组电流iw1和iw2不平衡，流过均流变压器同名端和非同名端的电流不相等，则均流变压器的激磁电流不为零，激磁电流在均流变压器两端产生的交流电压将自动平衡两路LED的压差，使均流变压器的两路电流iw1和iw2平衡，从而实现负载电流I1和I2的均衡。
当均流变压器的变比为n∶m，流过均流变压器两个绕组同名端和非同名端的电流iw1和iw2之比不等于m∶n时，则均流变压器的激磁电流不为零，激磁电流在均流变压器两端产生的交流电压将自动平衡各路负载的压差，两路电流iw1和iw2的电流比为m∶n，使均流变压器的两个绕组电流之比平衡为m∶n，从而实现对多路负载电流的控制。
上述的实现方式仅是两路负载电流的均流电路的实现方式之一，本发明为多路负载电流的均流电路，对于两路负载电流均流的其他实现方式以及两路以上负载电流的均流方式，本发明在具体实施例中有详细的阐明。
本发明的有益效果：
1、通过均流变压器实现多路LED负载电流的均衡，成本低。
2、均流控制由均流变压器自动实现，不需要额外的控制电路，电路简单、可靠性高。
3、通过均流变压器实现均流的效率高，即便两路LED压差较大实现均流的损耗也较小。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1现有技术电路框图一。
图2两路负载均流电路框图。
图3三路负载均流电路框图一。
图4三路负载均流电路框图二。
图5多路负载均流电路框图一。
图6多路负载均流电路框图二。
图7两路负载且主电路拓扑为Boost电路的均流电路。
图8两路负载且主电路拓扑为Buck_Boost电路的均流电路。
图9两路负载且主电路拓扑为非隔离LLC谐振电路的均流电路。
图10两路负载且主电路拓扑为非隔离LCC谐振电路的均流电路。
图11两路负载且主电路拓扑为非隔离LC谐振电路的均流电路。
图12两路负载且主电路拓扑为非隔离半桥电路的均流电路。
具体实施例
参照图2，一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动的电路，在LED负载为两路的场合下，其特征在于：所述的DC/AC变换电路的输入为直流电压Vdc，所述的均流变压器包括两个绕组W1和W2，所述的DC/AC变换电路的一个输出端接绕组W1的同名端和绕组W2的非同名端，绕组W1的非同名端和DC/AC变换电路的另一个输出端作为整流滤波电路1的输入端，绕组W2的同名端和DC/AC变换电路的另一个输出端作为整流滤波电路2的输入端，整流滤波滤波电路1和2分别接两路LED负载.
在图2所示的电路中，DC/AC逆变输出电流(iw1和iw2)分别流过均流变压器的两个绕组W1和W2的同名端和非同名端。
当均流变压器匝比为W1∶W2＝1∶1时，如果由于两路LED负载电压(Uo1和Uo2)不平衡，造成负载电流(I1和I2)和均流变压器绕组电流(iw1和iw2)不平衡，流过均流变压器同名端和非同名端的电流不相等，则均流变压器的激磁电流不为零，激磁电流在均流变压器两端产生的交流电压将自动平衡两路LED的压差，使两路电流(iw1和iw2)平衡，从而实现负载电流(I1和I2)的均衡。
当均流变压器的变比为n∶m，根据理想变压安匝数等于零的特性，两路电流(iw1和iw2)的电流比为m∶n。
参照图3，一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动的电路，在LED负载为三路的场合下，第一种电路，其特征在于：所述的DC/AC变换电路的输入为直流电压Vdc，所述的均流变压器为T1和T2，分别包括两个绕组W1、W2和W3、W4，所述的DC/AC变换电路的一个输出端接绕组W1的同名端和绕组W2的非同名端以及绕组W4的非同名端，绕组W1的非同名端和DC/AC变换电路的另一个输出端作为整流滤波电路1的输入；绕组W2的同名端接绕组W3的同名端，绕组W3的非同名端和DC/AC变换电路的另一个输出端作为整流滤波电路2的输入；绕组W4的同名端和DC/AC变换电路的另一个输出端作为整流滤波电路3的输入；整流滤波电路1，2和3分别接LED负载1，2和3。
图3所示的电路为三路LED负载的均流电路，均流变压器T1实现LED负载1和LED负载2的电流的均流，均流变压器T2实现LED负载2和LED负载3的电流的均流，间接实现了LED负载1和LED负载3的均流，从而实现三路均流。
参照图4，一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动的电路，在LED负载为三路的场合下，第一种电路，其特征在于：所述的DC/AC变换电路的输入为直流电压Vdc，所述的均流变压器为T1和T2，分别包括两个绕组W1、W2和W3、W4，所述的DC/AC变换电路的一个输出端接绕组W1的同名端和绕组W2的非同名端，绕组W1的非同名端和DC/AC变换电路的另一个输出端作为整流滤波电路1的输入；绕组W2的同名端接绕组W3的同名端和绕组W4的非同名端，绕组W3的非同名端和DC/AC变换电路的另一个输出端作为整流滤波电路2的输入；绕组W4的同名端和DC/AC变换电路的另一个输出端作为整流滤波电路3的输入；整流滤波电路1，2和3分别接LED负载1，2和3。
图4所示的电路为三路LED负载的均流电路，均流变压器T2实现LED负载2和LED负载3的电流的均流，均流变压器T1实现LED负载1的电流和LED负载2及3总电流的均流，所以该电路是实现了三路负载中两路负载的均流，然后实现该两路负载电流的总电流和第三路负载电流的均流，从而实现三路均流。
参照图5，一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动的电路，在LED负载为多路的场合下的第一种电路，由图3所述的三路负载电流第一种均流电路拓展而来，即：设多路为N路N≥3，包括N-1个均流变压器T1，T2，……TN-1，每个均流变压器均实现两路负载的均流，从而实现N路负载电流之间的均流。
参照图6，一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动的电路，在LED负载为多路的场合下的第二种电路，由图4所述的三路负载电流均流电路拓展而来，即：设多路为N路N≥3，包括N-1个均流变压器T1，T2，……TN-1，其中第一个均流变压器实现两路负载的均流，第二个均流变压器实现该两路负载总电流和第三路负载电流的均流，以此类推，第N-1个均流变压器实现前面N-2路负载总电流和最后一路负载电流的均流，从而实现N路负载电流之间的均流。
参照图7，一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动的电路，在LED负载为两路的场合下，主电路拓扑为Boost电路的均流电路，其特征在于：所述的直流电压Vdc的正端接电感L1的一端，电感L1的另一端接开关管S1的第一端和均流变压器的绕组W1同名端和绕组W2的非同名端，绕组W1的非同名端接二级管D1的阳极，绕组W2的同名端接二级管D2的阳极，二极管D1和D2的阴极分别接电容C1和C2的正端以及LED负载1和LED负载2的正端，开关管S1的第二端接直流电压Vdc的负端，电容C1、C2和LED负载1和2的负端。
参照图8，一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动的电路，在LED负载为两路的场合下，主电路拓扑为Buck_Boost电路的均流电路，其特征在于：所述的直流电压Vdc的正端接开关管S1的第一端，开关管S1的第二端接电感L1的一端和均流变压器的绕组W1同名端和绕组W2的非同名端，绕组W1的非同名端接二级管D1的阴极，绕组W2的同名端接二级管D2的阴极，二极管D1和D2的阳极分别接电容C1和C2的正端以及LED负载1和LED负载2的正端，电感L1的另一端接直流电压Vdc的负端，电容C1、C2和LED负载1和2的负端。
参照图9，一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动的电路，在LED负载为两路的场合下，主电路拓扑为非隔离LLC谐振电路的均流电路，其特征在于：均流变压器的绕组为W1和W2，所述的直流电压Vdc的正端接开关管S1的第一端，开关管S1的第二端接开关管S2的第一端和电感L1的一端，开关管S2的第二端接直流电压Vdc的负端，电感L1的另一端接电容C1的一端，电容C1的另一端接电感L2的一端，均流变压器的绕组W1同名端，和均流变压器的绕组W2的非同名端，绕组W1的非同名端接二级管D1的阳极和二极管D2的阴极，二极管D1的阴极接电容C2的正端和LED负载1的正端，二极管D2的阳极接电容C3的负端和LED负载1的负端，电容C2的负端接电容C3的正端和直流电压Vdc负端，绕组W2的同名端接二级管D3的阳极和二极管D4的阴极，二极管D3的阴极接电容C4的正端和LED负载2的正端，二极管D4的阳极接电容C5的负端和LED负载2的负端，电容C4的负端接电容C5的正端和直流电压Vdc负端。
参照图10，一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动的电路，在LED负载为两路的场合下，主电路拓扑为非隔离LCC谐振电路的均流电路，其特征在于：均流变压器的绕组为W1和W2，所述的直流电压Vdc的正端接开关管S1的第一端，开关管S1的第二端接开关管S2的第一端和电感L1的一端，开关管S2的第二端接直流电压Vdc的负端，电感L1的另一端接电容C1的一端，电容C1的另一端接电容C2的一端，电容C2的另一端接直流电压Vdc的负端，均流变压器的绕组W1同名端，和均流变压器的绕组W2的非同名端，绕组W1的非同名端接二级管D1的阳极和二极管D2的阴极，二极管D1的阴极接电容C3的正端和LED负载1的正端，二极管D2的阳极接电容C4的负端和LED负载1的负端，电容C3的负端接电容C4的正端和直流电压Vdc负端，绕组W2的同名端接二级管D3的阳极和二极管D4的阴极，二极管D3的阴极接电容C5的正端和LED负载2的正端，二极管D4的阳极接电容C6的负端和LED负载2的负端，电容C5的负端接电容C6的正端和直流电压Vdc负端.
参照图11，一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动的电路，在LED负载为两路的场合下，主电路拓扑为非隔离LC谐振电路的均流电路，其特征在于：均流变压器的绕组为W1和W2，所述的直流电压Vdc的正端接开关管S1的第一端，开关管S1的第二端接开关管S2的第一端和电感L1的一端，开关管S2的第二端接直流电压Vdc的负端，电感L1的另一端接电容C1的一端，电容C1的另一端接均流变压器的绕组W1同名端和绕组W2的非同名端，绕组W1的非同名端接二级管D1的阳极和二极管D2的阴极，二极管D1的阴极接电容C2的正端和LED负载1的正端，二极管D2的阳极接电容C3的负端和LED负载1的负端，电容C2的负端接电容C3的正端和直流电压Vdc负端，绕组W2的同名端接二级管D3的阳极和二极管D4的阴极，二极管D3的阴极接电容C4的正端和LED负载2的正端，二极管D4的阳极接电容C5的负端和LED负载2的负端，电容C4的负端接电容C5的正端和直流电压Vdc负端。
参照图12，一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动的电路，在LED负载为两路的场合下，主电路拓扑为非隔离半桥电路的均流电路，其特征在于：均流变压器的绕组为W1和W2，所述的直流电压Vdc的正端接开关管S1的第一端，开关管S1的第二端接开关管S2的第一端和电容C1的一端，开关管S2的第二端接直流电压Vdc的负端，电容C1的另一端接均流变压器的绕组W1同名端和绕组W2的非同名端，绕组W1的非同名端接二级管D1的阳极和二极管D2的阴极，二极管D1的阴极接电容C2的正端和电感L1的一端，电感L1的另一端接LED负载1的正端，二极管D2的阳极接电容C3的负端和LED负载1的负端，电容C2的负端接电容C3的正端和直流电压Vdc负端，绕组W2的同名端接二级管D3的阳极和二极管D4的阴极，二极管D3的阴极接电容C4的正端和电感L2的一端，电感L2的另一端接LED负载2的正端，二极管D4的阳极接电容C5的负端和LED负载2的负端，电容C4的负端接电容C5的正端和直流电压Vdc负端。
在图12所述的电路中当PWM占空比为固定的50％时，输出滤波电感L1和电感L2可以去掉。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动电路，包括DC/AC变换电路，均流变压器，多路整流滤波电路和LED负载，其特征在于所述的DC/AC变换电路将输入的直流电压变为交流电压，该交流电压输入给均流变压器，均流变压器具有对各路电流进行均衡控制，经各整流滤波电路之后，分别输出单向电流给各路LED负载供电；
在两路LED负载电路中，在DC/AC输出和每路整流滤波电路同相电流支路中分别串接均流变压器的两个绕组，两路同相电流分别流过均流变压器两个绕组的同名端和非同名端；当均流变压器的变比为n∶m，流过均流变压器两个绕组同名端和非同名端的电流之比不等于m∶n时，则均流变压器的激磁电流不为零，激磁电流在均流变压器两端产生的交流电压将自动平衡两路LED负载的压差，使均流变压器的两个绕组电流之比平衡为m∶n，从而实现对两路LED负载电流的均衡控制；当m＝n时，实现两路LED负载电流的均流控制；
多路LED负载电流的均衡采用多个均流变压器按照相同的方法均衡。
2.如权利要求1所述的适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动电路，其特征在于多路负载均采用两路电流之间的均流。
3.如权利要求1所述的适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动电路，其特征在于多路负载还包括一路电流对两路或多路电流总和的均流。
4.如权利要求1所述的适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动电路，其特征在于所述的均流变压器为一个或多个。
5.如权利要求1-4任何一项所述的适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动电路，其特征在于DC/AC变换电路为半桥或全桥电路，LLC谐振、LCC谐振或LC谐振电路，或者软开关电路中的任何一种电路结构。
6.如权利要求1-4任何一项所述的适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动电路，其特征在于所述的整流滤波电路是桥式整流电路，倍压整流电路或倍流整流电路中的任何一种结构。
7.如权利要求1-4任何一项所述的适用于非隔离变换器的多路LED恒流驱动电路，其特征在于所述的DC/AC变换电路和整流滤波电路是BUCK，BOOST，BUCK-BOOST，CUK或SEPIC中的任何一种DC/DC变换器，通过在开关管和/或二极管支路中串联均流变压器，利用相同的原理实现多路LED负载的均流。
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