CN104219854A - 一种多路输出高降压led恒流驱动电源 - Google Patents

Abstract

一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，包括n个功率开关：S₁、S₂、S₃…S_n；n个二极管：D₁、D₂、D₃…D_n；n-1个电容C₁、C₂…C_n-1；n个电感L₁、L₂、L₃…L_n。第一功率开关S₁的输入端接输入直流电源的正极，第一功率开关S₁的输出端连接第一二极管D₁的阴极和第一电感L₁的一端；第一电感L₁的另一端接第一组LED光源的阳极，第一组LED光源的阴极与第一二极管D₁的阳极相连；第一组LED光源的阴极与高降压恒流电路的负极之间连接有第一电容C₁，第一电容C₁的一端与第一组LED光源的阴极相连，第一电容C₁的另一端连接高降压恒流电路的负极。本发明驱动电源，具有多路输出能力，通过一个变换器即可同时为多路LED灯组供电，仅需检测一路负载电流，降低了成本。

Description

一种多路输出高降压LED恒流驱动电源

技术领域

本发明涉及一种涉及LED驱动电源，特别是一种多路输出高降压LED恒流驱动电源。

背景技术

相比于传统照明灯具，LED照明具有高效、节能、环保及长寿命等优点。因此，其在实际生活中的应用也越来越多。目前单颗LED的功率一般在3W以下，在作为照明灯具使用时，一般是以多颗串联的方式进行。但由于可靠性问题，其串联颗数不能过多，所以在大功率照明场合一般采用串并联组合的形式。这种情况下多少组LED光源就需要相应数量的LED驱动电源，增加了其应用成本。此外，由于谐波和功率因数限制，LED驱动电源一般分为2部分，前级为PFC，后级为恒流源。PFC输出电压通常在400V以上，因此，很多LED驱动电源后级恒流源部分，采用高频变压器环节或者多级DC/DC降压，这样的驱动电源过于复杂而且成本也较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有的大功率LED照明领域，其驱动器数目多、结构复杂且、成本高、体积较大等问题，提供一种降压能力强、成本低，体积小、且具有多路输出能力的多路输出高降压LED恒流驱动电源。

本发明采取的技术方案为：一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，包括n个功率开关：S₁、S₂、S₃…S_n ； n个二极管：D₁、D₂、D₃…D_n； n-1个电容C₁、C₂…C_n-1； n个电感L₁、L₂、L₃…L_n。第一功率开关S₁的输入端接输入直流电源的正极，第一功率开关S₁的输出端连接第一二极管D₁的阴极和第一电感L₁的一端；第一电感L₁的另一端接第一组LED光源的阳极，第一组LED光源的阴极与第一二极管D₁的阳极相连；第一组LED光源的阴极与高降压恒流电路的负极之间连接有第一电容C₁，第一电容C₁的一端与第一组LED光源的阴极相连，第一电容C₁的另一端连接高降压恒流电路的负极。

第一组LED光源的阴极连接第二功率开关S2的输入端，第二功率开关S2的输出端连接第二二极管D2的阴极和第二电感L2的一端，第二电感L2的另一端连接第二组LED光源的阳极，第二组LED光源的阴极与第二二极管D2的阳极相连；第二组LED光源的阴极与高降压恒流电路的负极之间连接有第二电容C₂，第二电容C₂的一端与第二组LED光源的阴极相连，第二电容C₂的另一端连接高降压恒流电路的负极；

以此类推，在第n-1组LED光源的阴极、第n-1二极管D _n-1的阳极以及第n-1电容C _n-1的一端的结点连接第n功率开关S_n的输入端，第n功率开关S_n的输出端连接第n二极管D_n的阴极和第n电感L_n的一端，在第n电感L_n的另一端接第n组LED光源的阳极，第n组LED光源的阴极与第n二极管D_n的阳极相连，该结点与高降压恒流电路的负极相连；

所述n个功率开关：S₁、S₂、S₃…S_n的栅极分别接各自的控制器。

所述n个功率开关：S₁、S₂、S₃…S_n的驱动信号具有相同的占空比。

所述n个功率开关：S₁、S₂、S₃…S_n 采用MOSFET或者IGBT。

所述第一功率开关S₁的输入端所接的输入直流电源的正极，是市电经PFC整流电路后得到的直流电源的正极。

所述n个二极管：D₁、D₂、D₃…D_n 均可以采用全控型开关器件替换。

一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，用于普通照明领域的大功率LED驱动。

一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，可以工作于同步状态或者异步状态。

相比现有技术，本发明一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，具有如下有益效果：

1）、具有高降压能力，无需变压器即可实现PFC输出电压到LED端电压之间电压的高效转换；电路结构简单，输出性能好，成本低，且体积小。

2）、具有多路输出能力，通过一个变换器即可同时为多路LED灯组供电，且控制器简单，仅需检测一路负载电流，降低了成本。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

图2是本发明一种具体实施方式的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，应用于普通照明领域的大功率LED驱动。该电源内部包括两个部分，第一部分为输入连接在电网侧的PFC整流电路A；第二部分为DC/DC降压恒流环节，其降压恒流环节的输出端连接在LED发光源的两端。本发明的改进环节在于第二部分的降压恒流环节。该环节由具有高降压能力、多路输出能力的变换器构成。所述变换器输入端为PFC整流输出的高压400V直流电，输出多路恒定驱动电流。每一路驱动电流驱动一组LED照明灯具。这样可以避免由于过多LED灯串联引起的可靠性差的问题。

实施例2：如图2所示，一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，由PFC整流电路A和所提出的新型多路输出高降压DC/DC恒流电路组成。所述多路输出高降压DC/DC恒流电路输入端连接经过PFC整流电路A的直流电，输出多路恒定驱动电流；每一路驱动一组LED照明灯具；所述多路输出高降压电路中包含3个功率开关S1、S2、S3，3个二极管D1、D2、D3，3个电感L1、L2、L3，2个电容C1、C2；其中：

第一功率开关S1的输入端接输入直流电源的正极，输出端接第一二极管D1的阴极和第一电感L1的一端，在第一电感L1的另一端接第一组LED光源m1的阳极，第一组LED光源m1的阴极与第一二极管D1的阳极相连，在该结点和高降压恒流电路的负极之间接第一电容C1，第一电容C1的正极与所述结点相连，第一电容C1的负极接高降压恒流电路的负极。

在第一组LED光源m1的阴极、第一二极管D1的阳极以及第一电容C1的正极的结点接第二功率开关S2的输入端，第二功率开关S2的输出端接第二二极管D2的阴极和第二电感L2的一端，在第二电感L2的另一端接第二组LED光源m2的阳极，第二组LED光源m2的阴极与第二二极管D2的阳极相连，在该结点和高降压恒流电路的负极之间接第二电容C2，第二电容C2的正极与所述结点相连，第二电容C2的负极接高降压恒流电路的负极。

在第二组LED光源m2的阴极、第二二极管D2的阳极以及第二容C2正极的结点接第三功率开关S3的输入端，第三功率开关S3的输出端接第三二极管D3的阴极和第三电感L3的一端，在第三电感L3的另一端接第三组LED光源m3的阳极，第三组LED光源m3的阴极与第三二极管D3的阳极相连，且该结点与高降压恒流电路的负极相连。

　本发明一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，为实现电路中所含开关器件的电压应力相等，其各个功率开关的占空比需相等，但在单位开关周期内的导通相位不做要求。因此，既可以工作于同步状态，也可以工作于异步状态。下面仅以同步状态为例说明。根据开关状态的不同，可以将电路分为2个工作状态：

（1）、控制器控制功率开关S1、S2、S3均导通，此时由PFC整流电路A提供的400V的直流电通过第一功率开关S1为第一电容C1和第一电感L1充电，同时为第一组LED灯组m1供电；第一电容C1通过第二功率开关S2为第二电容C2和第二电感L2充电，同时为第二组LED灯组m2供电；第二电容C2通过第三功率开关S3为第三电感L3充电，同时为第三组LED灯组m3供电。

（2）、控制器控制功率开关S1、S2、S3均关断，此时电感L1、L2及L3均通过相应的二极管D1、D2及D3续流，同时为各自回路的LED灯供电。

通过电路工作状态可知，在各个功率开关驱动信号同步的控制方式下，流过电容C1、C2上的电流可以忽略，因此实际所需电容值将非常小，可以实现无电解电容化，进一步提高电路的使用寿命和可靠性。

在本发明的具体实施方式中，所述功率开关和所述二极管可根据***中输入直流母线电压和具体输出路数的不同，而选择不同电压应力的开关器件。所述n个功率开关：S₁、S₂、S₃…S_n 采用MOSFET或者IGBT等全控型器件。所述n个二极管：D₁、D₂、D₃…D_n 均可以采用全控型开关器件替换。

       图2中的Iref表示电流参考信号，S1、S2、S3表示控制信号分别输送到开关S1、S2、S3的控制端上。

     本发明使用的功率开关为开关器件，功率开关的开启与关闭受到控制器的控制，上述的三路恒流驱动电路，由控制器控制三相功率开关的占空比相同，且触发相位一致。电容是储能元件，在开关触发导通或关断不能精确同步时，对能量进行存储和传输，功率开关断开电感起到续流的作用，给对应的LED灯组供电。具体实施时，每一路恒流驱动电路驱动一组LED灯组，可以有效避免过多LED灯串联引起的可靠性差的问题。

显然，本发明一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，在具体实施时，仅需检测一路负载电流，即可实现多路LED灯组恒流发光，控制及实现均简单。实施例2中以检测第一路负载为例，实际应用也可以检测其它路负载实现闭环控制。

实施例2仅仅是为了工作原理阐述简单，而采用了三路输出高降压LED恒流驱动电路，在实际的应用中，可以根据照明功率需求增加恒流驱动电路数目，此时仅需通过控制器改变功率开关的占空比即可。

本发明的上述实施例，仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，包括n个功率开关：S₁、S₂、S₃…S_n；

n个二极管：D₁、D₂、D₃…D_n； n-1个电容C₁、C₂…C_n-1；n个电感L₁、L₂、L₃…L_n；

其特征在于，第一功率开关S₁的输入端接输入直流电源的正极，第一功率开关S₁的输出端连接第一二极管D₁的阴极和第一电感L₁的一端；第一电感L₁的另一端接第一组LED光源（m1）的阳极，第一组LED光源（m1）的阴极与第一二极管D₁的阳极相连；第一组LED光源（m1）的阴极与高降压恒流电路的负极之间连接有第一电容C₁，第一电容C₁的一端与第一组LED光源（m1）的阴极相连，第一电容C₁的另一端连接高降压恒流电路的负极；

第一组LED光源（m1）的阴极连接第二功率开关S2的输入端，第二功率开关S2的输出端连接第二二极管D2的阴极和第二电感L2的一端，第二电感L2的另一端连接第二组LED光源（m2）的阳极，第二组LED光源（m2）的阴极与第二二极管D2的阳极相连；第二组LED光源（m2）的阴极与高降压恒流电路的负极之间连接有第二电容C₂，第二电容C₂的一端与第二组LED光源（m2）的阴极相连，第二电容C₂的另一端连接高降压恒流电路的负极；

以此类推，在第n-1组LED光源的阴极、第n-1二极管D _n-1的阳极以及第n-1电容C _n-1的一端的结点连接第n功率开关S_n的输入端，第n功率开关S_n的输出端连接第n二极管D_n的阴极和第n电感L_n的一端，在第n电感L_n的另一端接第n组LED光源（mn）的阳极，第n组LED光源（mn）的阴极与第n二极管D_n的阳极相连，该结点与高降压恒流电路的负极相连；

　　所述n个功率开关：S₁、S₂、S₃…S_n的栅极分别接各自的控制器。

2.根据权利要求1所述一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，其特征在于，所述n个功率开关：S₁、S₂、S₃…S_n的驱动信号具有相同的占空比。

3.根据权利要求1所述一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，其特征在于，所述n个功率开关：S₁、S₂、S₃…S_n采用MOSFET或者IGBT。

4.根据权利要求1所述一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，其特征在于，所述第一功率开关S₁的输入端所接的输入直流电源的正极，是市电经PFC整流电路（A）后得到的直流电源的正极。

5.根据权利要求1所述一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，其特征在于，所述n个二极管：D₁、D₂、D₃…D_n均可以采用全控型开关器件替换。

6.如权利要求1~5所述任意一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，用于普通照明领域的大功率LED驱动。

7.如权利要求1~5所述任意一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，工作于同步状态或者异步状态。