CN110602829B

CN110602829B - 照明led驱动电路、装置及控制方法

Info

Publication number: CN110602829B
Application number: CN201910915964.1A
Authority: CN
Inventors: 王继业
Original assignee: Minzu University of China
Current assignee: Minzu University of China
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2021-11-16
Anticipated expiration: 2039-09-26
Also published as: CN110602829A

Abstract

一种照明LED驱动电路，包括：整流滤波电路、控制电路、开关电路和发光电路，其中，整流滤波电路用于将输入的交流电压转换为高压直流电压；控制电路用于控制所述开关电路，所述开关电路至少具有第一至第三工作状态，所述控制电路控制所述开关电路周期性的工作在所述第一至第三工作状态；开关电路用于受控于所述控制电路在所述第一至第三工作状态件周期性转换以实现对所述发光电路的控制。简化了电路，降低了成本。

Description

照明LED驱动电路、装置及控制方法

技术领域

本发明涉及照明电路技术领域，特别涉及一种照明LED驱动电路、装置及控制方法。

背景技术

LED发光二极管照明效率高、寿命长，是照明工程的首选。LED调光可以通过调电流和调供电的占空比两种方法。由于电流变化时发光二极管发光特性不同，调光时会引起光的颜色等变化。因此，调电流来调光并不是太好的方法。

通过改变供电电流的占空比来调光，克服了这些缺点，是当前首选。一般电路都是一个普通的AD-DC电源，得到一个稳定直流电压，然后再通过开关元件斩波后得到占空比不同的脉冲宽度调制电压(PWM)，使得LED导通时间在整个周期的比例变化，形成调光效果。

上述电路比较复杂，成本高，体积大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种照明LED驱动电路，包括：整流滤波电路、控制电路、开关电路和发光电路，其中，

整流滤波电路用于将输入的交流电压转换为高压直流电压；

控制电路用于控制所述开关电路，所述开关电路至少具有第一至第三工作状态，所述控制电路控制所述开关电路周期性的工作在所述第一至第三工作状态；

开关电路用于受控于所述控制电路在所述第一至第三工作状态件周期性转换以实现对所述发光电路的控制。

在一些实施例中，所述开关电路包括变压器、第一开关器件、第二开关器件、第一二极管，所述变压器配置有一个初级线圈和至少两个次级线圈；

所述第一开关器件、所述初级线圈与所述整流滤波电路的输出端串联连接形成第一回路；

所述第二开关器件、所述至少两个次级线圈中的第一次级线圈和第一二极管顺序串联形成第二回路；

所述控制电路通过对所述第一开关器件和所述第二开关器件的控制实现所述第一回路和所述第二回路的通断。

在一些实施例中，所述开关电路还包括电流检测电路，所述电流检测电路串联在所述整流滤波电路的负向输出端和所述第一开关器件之间。

在一些实施例中，所述发光电路包括与所述至少两个次级线圈中的第一次级线圈之外的每个次级线圈一一对应的发光膜组，所述发光模组通过第二二极管与对应的次级线圈串联。

在一些实施例中，本发明还提供一种照明LED装置，其包括前述任一实施例中所述的照明LED驱动电路。

在一些实施例中，本发明还提供一种照明LED驱动电路控制方法，应用于前述实施例中所述的照明LED驱动电路，所述方法包括：

控制电路控制所述开关电路周期性的工作在所述第一至第三工作状态；其中，

第一工作状态为：所述第一开关器件导通、所述第二开关器件截止，第一线圈储能，所述第二二极管和所述第三二极管截止，所述发光电路不发光；

第二工作状态为：所述第一开关器件截止、所述第二开关器件截止，所述第二二极管和所述第三二极管导通，所述发光电路发光；

第三工作状态为：所述第一开关器件截止、所述第二开关器件导通，所述第二二极管和所述第三二极管截止，所述发光电路不发光。

本发明由于把反激式开关电源和LED调制电路结合化简，大大简化了LED调光电路，降低成本，简化控制，减小体积。

附图说明

图1为本发明照明LED驱动电路的一实施方式的原理图；

图2为本发明照明LED驱动电路的另一实施方式的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步详细的说明。

发明人在实现本发明的过程中发现，一个开关电源由初级的开关器件、脉冲变压器和次级的整流滤波电路组成，次级直流电压再通过开关器件斩波，形成了重复。如果巧妙利用开关电源的开关器件进行开关变换的同时实现次级的斩波和PWM调制，达到调光的目的，将大大简化LED供电电路，节约成本，减小体积。

如图1所示，本发明的照明LED驱动电路的一实施方式的电路原理图，包括：整流滤波电路10、控制电路20、开关电路30和发光电路40。其中，

整流滤波电路10，用于将输入的交流电压转换为高压直流电压；

控制电路20，用于控制所述开关电路30，所述开关电路30至少具有第一至第三工作状态，所述控制电路20控制所述开关电路30周期性的工作在所述第一至第三工作状态；

开关电路30，用于受控于所述控制电路20在所述第一至第三工作状态件周期性转换以实现对所述发光电路40的控制。

如图2所示，为本申请的另一实施例，所述开关电路包括变压器、第一开关器件、第二开关器件、第一二极管，所述变压器配置有一个初级线圈和至少两个次级线圈；

输入市电经整流滤波电路后，变成高压直流Vi。这里并不限定整流滤波电路种类，可以为无源和有源电路。该高压直流Vi和变压器T的线圈N1、开关器件Q1、电流检测电路组成串联关系。

变压器T由线圈N1、N2、N3、N4等组成。

线圈N2和二极管D1、开关器件Q2串联形成回路。

线圈N3和二极管D2以及LED发光模块LED3形成回路。LED3是直流供电的LED发光二极管模块，电流方向和二极管D2一致。

线圈N4、二极管D3以及LED发光模组LED4形成回路。而且，随着需要，既可以去掉也可以再增加多组这样的回路。

电路的工作可以分为T1、T2、T3三个阶段。

T1阶段，Q1导通、Q2关断，由变压器T的极性关系，线圈(N2、N3、N4)的感应电压和回路中的二极管(D1、D2、D3)是反方向，回路都不导通。N1就像一个电感一样，电流增加，变压器T的磁芯中磁通量增加，储存能量。

T2阶段，Q1关断进入T2阶段。由于Q1、Q2关断，而磁芯中的磁通量不能突变，只可能N3、N4产生电流，通过二极管D2、D3给LED3、LED4供电，LED发光。T1阶段存储的能量由LED发光模块消耗，这时线圈N2回路虽然也会感应电压，但是由于Q2截至，没有电流。

T3阶段，当Q1关断而Q2导通，进入T3阶段。这时由于线圈N2回路中Q2导通导致线圈N2感应电压很低，线圈N3、N4感应电压也很低，不能达到LED3、LED4导通发光的程度，因此，只有线圈N2回路保持电流，能量损耗很小，可以近似认为能量损耗为零，保持磁通量不变。

连续工作时三个阶段组成一个周期，只有T2阶段LED发光，占空比D＝T2/(T1+T2+T3)。可以通过改变D，改变发光亮度。

控制电路用来产生信号控制Q1、Q2的导通和截至，产生合适的控制时序。控制电路控制Q1导通、Q2截至，进入T1阶段。控制电路让Q1截至、Q2截至，进入T2阶段。控制电路让Q1截至、Q2导通，进入T3阶段。

电流检测电路串联于线圈N1所在回路中，用来检测T1阶段的电流，检测输出信号连接到控制电路。如需闭环控制，控制电路可以通过电流信号来调整T1和T3阶段的比，来调整总磁通量的增减，维持LED导通时输出电流的恒定。电流检测信号也可以用于Q1导通时电路的过流保护。如果不需要闭环控制和过流保护，可以取消电流检测电路，以使整个电路进一步简化。

稳定工作时，整个周期的平均磁通量不变，可以得到：

N1×I1＝N2×I2＝N3×I3+N4×I4

该式成为设计工作电流和匝数比的依据。

在T1阶段，Q1导通、Q2截断，Vi加到线圈N1，在线圈N2、N3、N4感生出电压分别反向加到二极管D1、D2和D3上，电压和匝数成正比，即：

Vi/N1＝V2/N2＝V3/N3＝V4/N4

该式成为确定二极管耐压和匝数的依据。

本电路适用于各种类型开关器件，可以如图为MOS管，也可以是VMOS管、IGBT、双极晶体管等。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims

1.一种照明LED驱动电路，包括：整流滤波电路、控制电路、开关电路和发光电路，其中，

整流滤波电路用于将输入的交流电压转换为高压直流电压；

开关电路用于受控于所述控制电路在所述第一至第三工作状态件周期性转换以实现对所述发光电路的控制；

所述开关电路包括变压器、第一开关器件、第二开关器件、第一二极管，所述变压器配置有一个初级线圈和至少两个次级线圈；

所述发光电路包括与所述至少两个次级线圈中的第一次级线圈之外的每个次级线圈一一对应的发光模组，所述发光模组通过第二二极管与对应的次级线圈串联；

所述开关电路包括；

2.根据权利要求1所述的照明LED驱动电路，所述开关电路还包括电流检测电路，所述电流检测电路串联在所述整流滤波电路的负向输出端和所述第一开关器件之间。

3.根据权利要求1所述的照明LED驱动电路，所述发光模组包括多个发光二极管和限流电阻。

4.一种照明LED装置，其特征在于，包括权利要求1-3中任一项所述的照明LED驱动电路。

5.一种照明LED驱动电路控制方法，应用于权利要求3所述的照明LED驱动电路，所述方法包括：

第一工作状态为：所述第一开关器件导通、所述第二开关器件截止，初级线圈储能，所述第二二极管截止，所述发光电路不发光；

第二工作状态为：所述第一开关器件截止、所述第二开关器件截止，所述第二二极管导通，所述发光电路发光；

第三工作状态为：所述第一开关器件截止、所述第二开关器件导通，所述第二二极管截止，所述发光电路不发光。