CN110856309A - 一种多路led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路LED驱动电路，包括：Flyback主电路、第一非隔离DC‑DC子电路、第二非隔离DC‑DC子电路、第一子控制电路1、第二子控制电路，Flyback主控制电路、第一/第二二极管、第一/第二电容、最大值选取电路以及修正电路。本发明在Flyback电路且多路输出的电路基础上实现低纹波输出，在Flyback主电路的输出端增加多个非隔离DC‑DC子电路根据输出每路的输出电流使所述Flyback的每路输出输出稳定的直流电流，设计所述非隔离DC‑DC控制电路的环路速度快于前级Flyback主电路控制电路的环路速度，降低输出纹波；本申请同时增加最大值选取电路和修正电路控制所述Flyback主电路的每路输出都有足够的输入能量供输出正常工作。

Description

一种多路LED驱动电路

技术领域

本发明涉及LED驱动器技术领域，具体涉及一种多路LED驱动电路。

背景技术

在LED驱动器激烈竞争中，LED驱动器将往低成本、高功率因数以及多路输出发展，单级Flyback电路由于能实现高功率因数(PFC)功能，且成本低设计简单等优点在中小功率LED驱动器被优先选择，由于实现PFC功能需要所述Flyback的环路设计的很慢、由此带来输出纹波大的问题，由此难以实现多路输出的场合。

发明内容

为解决现有Flyback电路难以实现多路输出且输出纹波大的问题，同时增加最大值选取电路和修正电路控制所述Flyback主电路的每路输出都有足够的能量以便正常工作。本发明提出一种多路LED驱动电路。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种多路LED驱动电路，包括：Flyback主电路、第一非隔离DC-DC子电路、第二非隔离DC-DC子电路、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容；

所述Flyback主电路包括隔离变压器和第一开关管：所述隔离变压器包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，三个绕组耦合；

所述第一绕组的第一端与所述输入电压的正端连接，所述第一绕组的第二端与所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端与输入电压的负端连接；

所述第二绕组的第一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述第一电容的一端连接并作为所述Flyback主电路的第一输出端，所述第一电容的另一端与所述第二绕组的第二端连接；

所述第三绕组的第一端与所述第二绕组的第二端以及所述第二电容的一端连接、并作为公共端与所述第一非隔离DC-DC子电路和所述第二非隔离DC-DC子电路的输入正端连接，所述第二电容的另一端与所述第二二极管的阳极连接、并作为另一公共端与所述第一非隔离DC-DC子电路和所述第二非隔离DC-DC子电路的输入负端连接，所述第二二极管的阴极与所述第三绕组的第二端连接；

所述第一非隔离DC-DC子电路的输出负端作为所述Flyback主电路的第二输出端，所述第二非隔离DC-DC子电路的输出负端作为所述Flyback主电路的第三输出端，所述第一输出端和第二输出端为所述LED驱动电路的第一路输出，所述第一输出端和第三输出端为所述LED驱动电路的第二路输出。

本发明的进一步技术：

优选的，所述第一非隔离DC-DC子电路由第三二极管、第三电容、第二开关管、第一电感以及第一电阻组成的第一buck电路。

优选的，所述LED驱动电路还包括第一子控制电路，所述第一子控制电路由第一子驱动控制电路、第一运放、第一电阻以及第三电容组成，所述第一运放的负相端采样所述第一电阻上的电压信号与所述第一运放的正相输入端的Vref1进行比较，此信号表征所述第一buck电路的输出电流，并通过由第三电阻和第三电容组成的补偿网络进行差分放大运算并将输出信号输给所述第一子驱动控制电路，所述第一子驱动控制电路根据输入信号输出驱动信号控制所述第一非隔离DC-DC子电路的第二开关管的通断，使所述LED驱动电路的第一路输出输出稳定的直流电流。

优选的，所述第二非隔离DC-DC子电路由第四二极管、第四电容、第三开关管、第二电感以及第二电阻组成的第二buck电路。

优选的，所述LED驱动电路还包括第二子控制电路，所述第二子控制电路由第二子驱动控制电路、第二运放、第四电阻以及第四电容组成，所述第二运放的负相端采样所述第二电阻上的电压信号与所述第二运放的正相输入端的Vref2进行比较，此信号表征所述第二buck电路的输出电流、并通过由第四电阻和第四电容组成的补偿网络进行差分放大运算并将输出信号输给所述第二子驱动控制电路，所述第二子驱动控制电路根据输入信号输出驱动信号控制所述第二非隔离DC-DC子电路的第三开关管的通断，使LED驱动电路的第二路输出输出稳定的直流电流。

优选的，第一子驱动控制电路和所述第二子驱动控制电路的环路速度均快于所述Flyback主控制电路的环路速度。

优选的，所述LED驱动电路还包括最大值选取电路，所述最大值选取电路包括第五二极管和第六二极管所述第五二极管和所述第六二极管的阴极短接并与所述Flyback主控制电路连接，所述第五二极管的阳极采样所述LED驱动电路的第二路输出的输出正端，所述第六二极管的阳极采样所述LED驱动电路的第一路输出的输出正端，当所述LED驱动电路的第一路输出的输出电压大于第二路输出的输出电压时所述第六二极管工作，反之所述第五二极管工作，从而所述最大值选取电路将最大输出电压输送给所述Flyback主控制电路。

优选的，所述LED驱动电路还包括修正电路，所述修正电路包括第七二极管、第八二极管、第三运放、以及第五电阻，所述第七二极管和所述第八二极管的阳极短接并与所述运放的正相端连接，所述第七二极管的阴极采样所述LED驱动电路的第一路输出的输出正端，所述第八二极管的阴极采样所述LED驱动电路的第二路输出的输出正端，当所述LED驱动电路的第一路输出的输出电压小于所述LED驱动电路的第二路输出的输出电压时所述第七二极管工作，反之所述第八二极管工作，从而所述第二运放的正相端输入将最小输出电压，所述第三运放的负相端采样所述Flyback主电路输出的总电压，所述第三运放通过第五电阻将所述正相端和负相端的信号进行差值放大运算，输出比较信号给所述Flyback主控制电路。

优选的，所述LED驱动电路还包括Flyback主控制电路，所述Flyback主控制电路包括驱动控制电路、第四运放、第六电阻、第七电阻、第五电容、以及第九二极管；

所述第四运放的负相端采样所述Flyback主电路输出的总电压，所述第七电阻和第五电容串联组成补偿网络并在所述第四运放的负相端和输出端之间，所述第四运放的正相输入端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端作为公共端分别接收所述最大值选取电路输出的最大输出电压、以及和所述第九二极管的阴极连接，所述第九二极管的阳极接收所述修正电路输出的比较信号。

本发明有益效果：

本发明在Flyback电路且多路输出的电路基础上实现低纹波输出，在Flyback主电路的输出端增加多个非隔离DC-DC子电路根据输出每路的输出电流使所述Flyback的每路输出输出稳定的直流电流，设计所述非隔离DC-DC控制电路的环路速度快于前级Flyback主电路控制电路的环路速度，降低输出纹波；本发明同时增加最大值选取电路和修正电路控制所述Flyback主电路的每路输出都有足够的输入能量供输出正常工作。

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为本发明电路示意图；

图2为非隔离DC-DC子电路1和非隔离DC-DC子电路2示意图；

图3为最大值选取电路示意图；

图4为修正电路示意图；

图5为Flyback主控制电路示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，一种多路LED驱动电路，包括：Flyback主电路、非隔离DC-DC子电路1、非隔离DC-DC子电路2、子控制电路1、子控制电路2，Flyback主控制电路、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、最大值选取电路以及修正电路；

所述Flyback主电路包括隔离变压器和开关管S1：所述隔离变压器包括绕组N1、绕组N2和绕组N3，三个绕组耦合，所述绕组N1的第一端与所述输入电压的正端连接，所述绕组N1的第二端与所述开关管S1的第一端连接，所述开关管S1的第二端与输入电压的负端连接；所述绕组N2的第一端与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与所述电容C1的一端连接并作为所述Flyback主电路的第一输出端Vo1，所述电容C1的另一端与所述绕组N2的第二端连接；所述绕组N3的第一端与所述绕组N2的第二端以及所述电容C2的一端连接、并作为公共端与所述非隔离DC-DC子电路1和所述非隔离DC-DC子电路2的输入正端连接，所述电容C2的另一端与所述二极管D2的阳极连接、并作为另一公共端与所述非隔离DC-DC子电路1和所述非隔离DC-DC子电路2的输入负端连接，所述二极管D2的阴极与所述绕组N3的第二端连接；

所述非隔离子电路1的输出负端作为所述Flyback主电路的第二输出端Vo2，所述非隔离子电路2的输出负端作为所述Flyback主电路的第三输出端Vo3，所述Vo1和Vo2为所述LED驱动电路的第一路输出，所述Vo1和Vo3为所述LED驱动电路的第二路输出；

所述非隔离DC-DC子电路1包括开关管S2，所述子控制电路1检测LED驱动电路第一路输出的输出电流信号，并控制所述开关管S2的通断使LED驱动电路第一路输出输出稳定的直流电流；

所述非隔离DC-DC子电路2包括开关管S3，所述子控制电路2检测所述LED驱动电路第二路输出的输出电流信号，并控制所述开关管S3的通断使所述LED驱动电路第二路输出输出稳定的直流电流；

所述最大值选取电路分别采样所述LED驱动电路输出的第一路输出电压V1和第二路输出电压V2，并将选取获得的最大值输出电压输送到所述Flyback主控制电路中；

所述修正电路采样端采样所述Flyback主电路输出的总电压，修正端分别采样LED驱动电路输出的第一路输出电压V1和第二路输出电压V2、并选取最小值输出电压，所述修正电路将所述Flyback主电路输出的总电压与所述最小值输出电压进行比较，当所述Flyback主电路输出的总电压大于所述最小值输出电压所述修正电路不输出修正信号，当所述Flyback主电路输出的总电压小于所述最小值输出电压所述修正电路输出修正信号给所述Flyback主控制电路中；

所述Flyback主控制电路检测所述Flyback主电路输出的总电压、将其和所述最大值输出电压以及修正信号进行比较差分运算、并输出驱动信号控制所述Flyback主电路的开关管S1的通断，为所述非隔离DC-DC子电路1和非隔离DC-DC子电路2提供使二者能正常工作的能量。

具体的，所述Flyback主控制电路检测所述Flyback主电路输出的总电压则检测电压Vs1为所述图1的A点和B点之间的电压。

具体的，如图2所示，当所述非隔离DC-DC子电路1和非隔离DC-DC子电路2的具体实施例；

所述非隔离DC-DC子电路1由二极管D3、电容C3、开关管S2、电感L1以及电阻RS1组成的第一buck电路，所述子控制电路1由子驱动控制电路1、运放US1、电阻RS3以及电容CS1组成，所述US1的负相端采样所述RS2上的电压信号(此信号表征所述第一buck电路的输出电流)、与所述US1的正相输入端的Vref1进行比较，并通过由RS3和CS1组成的补偿网络进行差分放大运算并将输出信号输给所述子驱动控制电路1，所述子驱动控制电路1根据输入信号输出驱动信号控制所述非隔离DC-DC子电路1的第二开关管S2的通断，使所述LED驱动电路的第一路输出输出稳定的直流电流；

所述非隔离DC-DC子电路2由二极管D4、电容C4、第三开关管S3、电感L2以及电阻RS2组成的第二buck电路，所述子控制电路2由子驱动控制电路2、运放US2、电阻RS4以及CS2组成，所述US2的负相端采样所述RS3上的电压信号(此信号表征所述第二buck电路的输出电流)、与所述US2的正相输入端的Vref2进行比较，并通过由RS4和CS2组成的补偿网络进行差分放大运算并将输出信号输给所述子驱动控制电路2，所述子驱动控制电路2根据输入信号输出驱动信号控制所述非隔离DC-DC子电路2的第三开关管S3的通断，使LED驱动电路的第二路输出输出稳定的直流电流；

具体的，如图3所示，为所述最大值选取电路的具体实施例；

所述最大值选取电路包括二极管D5和二极管D6，所述二极管D5和所述二极管D6的阴极短接并与所述Flyback主控制电路连接，所述二极管D5的阳极采样所述LED驱动电路的第二路输出的输出电压V2，所述二极管D6的阳极采样所述LED驱动电路的第一路输出的输出电压V1，当所述LED驱动电路的第一路输出的输出电压V1大于第二路输出的输出电压V2时所述二极管D6工作，反之所述二极管D5工作，从而所述最大值选取电路将最大输出电压输送给所述Flyback主控制电路。

具体的，如图4所示，为所述修正电路的具体实施例；

所述修正电路包括二极管D7、二极管D8、运放US3、以及电阻RS5，所述二极管D7和所述二极管D8的阳极短接并与所述运放的正相端连接，所述二极管D7的阴极采样所述LED驱动电路的第一路输出的输出电压V1，所述二极管D8的阴极采样所述LED驱动电路的第二路输出的输出电压V2，当所述LED驱动电路的第一路输出的输出电压V1小于所述LED驱动电路的第二路输出的输出电压V2时所述二极管D7工作，反之所述二极管D8工作，从而所述运放US2的正相端输入将最小输出电压，所述运放US3的负相端采样所述Flyback主电路输出的总电压Vs1，所述运放US3通过电阻RS5将所述正相端和负相端的信号进行差值放大运算，输出比较信号给所述Flyback主控制电路。

具体的，如图5所示，为所述Flyback主控制电路的具体实施例；

所述Flyback主控制电路包括驱动控制电路、运放US4、电阻RS6/RS7、电容CS3、以及二极管D9；

所述运放US4的负相端采样所述Flyback主电路输出的总电压Vs1，所述电阻RS7和电容CS3串联组成补偿网络并在所述运放US4的负相端和输出端之间，所述运放US4的正相输入端与所述电阻RS6的一端连接，所述电阻RS6的另一端作为公共端分别接收所述最大值选取电路输出的最大输出电压、以及和所述二极管D9的阴极连接，所述二极管D9的阳极接收所述修正电路输出的比较信号；

根据所述二极管D9的反向不工作原理，所述Flyback主控制电路的工作原理为：所述运放US4将所述最大值选取电路输出的最大输出电压V4和所述Flyback主电路输出的总电压Vs1通过补偿网络进行比较差分放大运算，输出反馈信号给所述光电耦合器，所述光电耦合器将反馈信号传输到驱动控制电路，所述驱动控制电路输出驱动信号控制所述Flyback主电路的第一开关管的通断，使所述Flyback主电路能提供能量足以所述Flyback主电路输出最大电压的非隔离DC-DC子电路工作，所述运放US4按照正相端的最大输出电压V4为设定值设定所述Flyback主电路的输出；

同时当所述LED驱动电路的第一路输出的输出电压V1和所述LED驱动电路的第二路输出的输出电压V2的最小输出电压的一路大于所述Flyback主电路输出的总电压Vs1时，所述修正电路输出比较信号V3通过所述二极管D9正相工作传送到所述运放US4的正相端，以升高所述运放US4正相端电压，从而抬高所述Flyback主电路的输出，所述运放US4按照正相端的最大输出电压V4、并叠加所述比较信号V3为设定值设定所述Flyback主电路的输出；

实现所述Flyback主电路的每一路输出都能得以足够的能量工作。

具体的，所述每路非隔离DC-DC子电路的子控制电路的环路速度快于所述Flyback主控制电路的环路速度；降低所述Flyback主电路每一路输出的纹波。

本发明的LED驱动电路，通过在前级Flyback电路的多路输出的电路，在其输出增加非隔离DC-DC子电路控制Flyback多路输出的电流，并增加最大值选取电路和修正电路控制所述Flyback主电路的每路输出都有足够的输入能量供输出正常工作，同时设计所述非隔离DC-DC控制电路的环路速度快于前级Flyback主电路控制电路的环路速度，降低输出纹波。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种多路LED驱动电路，其特征在于，包括：Flyback主电路、第一非隔离DC-DC子电路、第二非隔离DC-DC子电路、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容；

所述Flyback主电路包括隔离变压器和第一开关管：所述隔离变压器包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，三个绕组耦合；

所述第一绕组的第一端与所述输入电压的正端连接，所述第一绕组的第二端与所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端与输入电压的负端连接；

所述第二绕组的第一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述第一电容的一端连接并作为所述Flyback主电路的第一输出端，所述第一电容的另一端与所述第二绕组的第二端连接；

所述第三绕组的第一端与所述第二绕组的第二端以及所述第二电容的一端连接、并作为公共端与所述第一非隔离DC-DC子电路和所述第二非隔离DC-DC子电路的输入正端连接，所述第二电容的另一端与所述第二二极管的阳极连接、并作为另一公共端与所述第一非隔离DC-DC子电路和所述第二非隔离DC-DC子电路的输入负端连接，所述第二二极管的阴极与所述第三绕组的第二端连接；

所述第一非隔离DC-DC子电路的输出负端作为所述Flyback主电路的第二输出端，所述第二非隔离DC-DC子电路的输出负端作为所述Flyback主电路的第三输出端，所述第一输出端和第二输出端为所述LED驱动电路的第一路输出，所述第一输出端和第三输出端为所述LED驱动电路的第二路输出。

2.根据权利要求1中所述的一种多路LED驱动电路，其特征在于，所述第一非隔离DC-DC子电路由第三二极管、第三电容、第二开关管、第一电感以及第一电阻组成的第一buck电路。

3.根据权利要求2中所述的一种多路LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括第一子控制电路，所述第一子控制电路由第一子驱动控制电路、第一运放、第一电阻以及第三电容组成，所述第一运放的负相端采样所述第一电阻上的电压信号与所述第一运放的正相输入端的Vref1进行比较，此信号表征所述第一buck电路的输出电流，并通过由第三电阻和第三电容组成的补偿网络进行差分放大运算并将输出信号输给所述第一子驱动控制电路，所述第一子驱动控制电路根据输入信号输出驱动信号控制所述第一非隔离DC-DC子电路的第二开关管的通断，使所述LED驱动电路的第一路输出输出稳定的直流电流。

4.根据权利要求3中所述的一种多路LED驱动电路，其特征在于，所述第二非隔离DC-DC子电路由第四二极管、第四电容、第三开关管、第二电感以及第二电阻组成的第二buck电路。

5.根据权利要求4中所述的一种多路LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括第二子控制电路，所述第二子控制电路由第二子驱动控制电路、第二运放、第四电阻以及第四电容组成，所述第二运放的负相端采样所述第二电阻上的电压信号与所述第二运放的正相输入端的Vref2进行比较，此信号表征所述第二buck电路的输出电流、并通过由第四电阻和第四电容组成的补偿网络进行差分放大运算并将输出信号输给所述第二子驱动控制电路，所述第二子驱动控制电路根据输入信号输出驱动信号控制所述第二非隔离DC-DC子电路的第三开关管的通断，使LED驱动电路的第二路输出输出稳定的直流电流。

6.根据权利要求5中所述的一种多路LED驱动电路，其特征在于，所述第一子驱动控制电路和所述第二子驱动控制电路的环路速度均快于所述Flyback主控制电路的环路速度。

7.根据权利要求1中所述的一种多路LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括最大值选取电路，所述最大值选取电路包括第五二极管和第六二极管所述第五二极管和所述第六二极管的阴极短接并与所述Flyback主控制电路连接，所述第五二极管的阳极采样所述LED驱动电路的第二路输出的输出正端，所述第六二极管的阳极采样所述LED驱动电路的第一路输出的输出正端，当所述LED驱动电路的第一路输出的输出电压大于第二路输出的输出电压时所述第六二极管工作，反之所述第五二极管工作，从而所述最大值选取电路将最大输出电压输送给所述Flyback主控制电路。

8.根据权利要求1中所述的一种多路LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括修正电路，所述修正电路包括第七二极管、第八二极管、第三运放、以及第五电阻，所述第七二极管和所述第八二极管的阳极短接并与所述运放的正相端连接，所述第七二极管的阴极采样所述LED驱动电路的第一路输出的输出正端，所述第八二极管的阴极采样所述LED驱动电路的第二路输出的输出正端，当所述LED驱动电路的第一路输出的输出电压小于所述LED驱动电路的第二路输出的输出电压时所述第七二极管工作，反之所述第八二极管工作，从而所述第二运放的正相端输入将最小输出电压，所述第三运放的负相端采样所述Flyback主电路输出的总电压，所述第三运放通过第五电阻将所述正相端和负相端的信号进行差值放大运算，输出比较信号给所述Flyback主控制电路。

9.根据权利要求7中所述的一种多路LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括Flyback主控制电路，所述Flyback主控制电路包括驱动控制电路、第四运放、第六电阻、第七电阻、第五电容、以及第九二极管；

所述第四运放的负相端采样所述Flyback主电路输出的总电压，所述第七电阻和第五电容串联组成补偿网络并在所述第四运放的负相端和输出端之间，所述第四运放的正相输入端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端作为公共端分别接收所述最大值选取电路输出的最大输出电压、以及和所述第九二极管的阴极连接，所述第九二极管的阳极接收所述修正电路输出的比较信号。

10.根据权利要求1中所述的一种多路LED驱动电路，其特征在于，所述第一子驱动控制电路和所述第二子驱动控制电路的环路速度均快于所述Flyback主控制电路的环路速度。

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