一種多路均流輸出的led驅(qū)動(dòng)電源及調(diào)光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及L邸驅(qū)動(dòng)電源領(lǐng)域，特別是一種多路均流輸出的L邸驅(qū)動(dòng)電源及調(diào)光 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] L邸作為第四代電光源，由于具有使用壽命長(zhǎng)、光效高、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)逐步受到 人們的青睞，成為了照明領(lǐng)域的關(guān)注焦點(diǎn)。而高效可靠的L邸驅(qū)動(dòng)器則是保證L邸穩(wěn)定工 作的關(guān)鍵。由于L邸燈具有非線性的伏安特性及負(fù)溫度特性系數(shù)特性，因此L邸通常采用 恒流驅(qū)動(dòng)W保證其發(fā)光亮度的恒定。
[0003] 由于單顆L邸功率較小，為滿足照度的要求通常需要同時(shí)點(diǎn)亮多顆LED。運(yùn)就需 要采用串并聯(lián)方法將多顆L邸組合起來(lái)。為保證L邸亮度一致，最簡(jiǎn)單的方法就是將運(yùn)些 LED串聯(lián)起來(lái)作為負(fù)載，采用運(yùn)種結(jié)構(gòu)時(shí)，雖然電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且無(wú)均流問(wèn)題，但是當(dāng)其中一 個(gè)L邸損壞時(shí)就會(huì)造成整個(gè)電路無(wú)法工作，且當(dāng)輸出功率較大時(shí)，輸出的電壓也會(huì)很高，不 利于保證電路的安全。因此對(duì)于功率較大的L邸通常采用多路LED串并聯(lián)的混合結(jié)構(gòu)，采 用運(yùn)種結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)大功率輸出，可靠性也較高。但是由于L邸負(fù)溫度系數(shù)的特性和導(dǎo)通 壓降的離散性，即使各串L邸上的壓降相等，各LED串上的電流也會(huì)有較大差異，導(dǎo)致各路 L邸的發(fā)光強(qiáng)度不同，甚至產(chǎn)生過(guò)流，因此需要采用均流措施來(lái)實(shí)現(xiàn)流過(guò)各LED串電流的均 衡。均流措施通常有有源均流和無(wú)源均流兩種。有源均流方案，每一條支路都存在相對(duì)獨(dú) 立的恒流控制電路，因此均流效果好，但是需要使用較多的元器件，成本較高，控制電路也 相對(duì)比較復(fù)雜。無(wú)源均流方案是利用電容、變壓器（禪合電感）、磁放大器等無(wú)源器件來(lái)實(shí) 現(xiàn)多路輸出的均流，具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，效率較高等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 隨著L邸燈的推廣使用，對(duì)L邸調(diào)光應(yīng)用的需要也越來(lái)越廣泛。L邸調(diào)光可W節(jié)約 能源，調(diào)節(jié)空間視覺(jué)效果，同時(shí)還可W延長(zhǎng)L邸燈的使用壽命，提高L邸燈的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)0化]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種多路均流輸出的L邸驅(qū)動(dòng)電源及調(diào)光方法， 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，恒流特性好，均流精度高，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)LED燈的平滑調(diào)光控制。
[0006] 本發(fā)明的電路采用W下方案實(shí)現(xiàn)：一種多路均流輸出的L邸驅(qū)動(dòng)電源，包括依次 相連的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊、IXL-nT型諧振網(wǎng)絡(luò)、整流網(wǎng)絡(luò)W及L邸負(fù)載單元；其中所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò) 包括兩相并聯(lián)的第一橋臂W及第二橋臂，其中第二橋臂作為移相橋臂，用W實(shí)現(xiàn)寬范圍調(diào) 光控制，所述負(fù)載單元包括n路均流輸出的L邸負(fù)載。
[0007] 進(jìn)一步地，所述La-nT型諧振網(wǎng)絡(luò)包括隔直電容。1、隔直電容。2、諧振電感ki、 諧振電感Lf2、諧振電容。、W及n個(gè)電感Lki至Lk。;所述隔直電容Cd的一端、隔直電容C,2 的一端分別連接至所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)橋臂的中點(diǎn)，所述隔直電容的另一端、隔直電容 的另一端分別連接至所述諧振電感L的一端、諧振電感Lf2的一端，所述諧振電感Ld的 另一端、諧振電感Lf2另一端相連并且連接至所述諧振電容Cf的一端，所述諧振電容Cf的另 一端連接至所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)橋臂的其中一個(gè)并聯(lián)端，所述n個(gè)電感Lki至Lk。分別與n個(gè)變壓器串聯(lián)之后分別并聯(lián)在所述諧振電容Cf的兩端。
[0008] 進(jìn)一步地，所述整流網(wǎng)絡(luò)包括化個(gè)整流二極管，所述化個(gè)整流二極管的陽(yáng)極分別 與所述LCL-nT型諧振網(wǎng)絡(luò)的n個(gè)變壓器副邊的同名端、異名端相連，其中與第n個(gè)變壓器 的副邊相連的兩個(gè)整流二極管為〇。1、0。2;所述n個(gè)變壓器的副邊經(jīng)整流二極管整流后分別 連接至n路L邸負(fù)載。
[0009] 較佳地，當(dāng)電路工作于恒流頻率時(shí)，所述n路L邸負(fù)載上的電流有效值為：
[00川其中，Ud。是輸入直流電壓的有效值，L" =Lr2二Lr，Csi=Cs2二CS，Lki=Lk2 .......Lk。=Lk，叫、ri2分別為n個(gè)變壓器原副邊應(yīng)數(shù)。
[0012] 本發(fā)明的調(diào)光方法采用W下方案：一種如上文所述的多路均流輸出的L邸驅(qū)動(dòng)電 源的調(diào)光方法具體包括W下步驟：
[0013] 步驟Sl:得到兩相時(shí)序不同時(shí)的交流等效電路圖，包括并聯(lián)的兩支路，第一支路 包括串聯(lián)的等效電源^),、隔直電容。1、諧振電感^1，第二支路包括串聯(lián)的等效電源^>,、隔 直電容。2、諧振電感L,2;所述并聯(lián)的兩支路與所述諧振電容Ct并聯(lián)，所述諧振電容Ct的一 端與Lki至Lk。的等效電感Lk的一端相連，所述諧振電容Cf的另一端與等效負(fù)載Z的一端相 連，所述等效電感Lk的另一端與所述等效負(fù)載Z的另一端相連；
[0014] Sin(OV) 陽(yáng)01引步驟S2 :設(shè)=巧，卻n(邱/ +口）^其中Um為L(zhǎng)化-nT型諧振網(wǎng)絡(luò)輸入電壓基波分量 的幅值，且
[0016]步驟S3視到等效負(fù)載Z上的電流為：
陽(yáng)01引得到輸出電流的有效值為：
[0020] 其中，A為僅與所述隔直電容。1、隔直電容。2、等效電源巧、等效電源u,、諧振電 感Lfi、諧振電感Lf2、諧振電容。、等效電感Lk有關(guān)的參數(shù)； 陽(yáng)02U 步驟S4 :改變所述移相橋臂相化即在[0,JT]改變咨的大小，使得電路的輸出電 流I。從滿載到零之間平滑變化，即使得電路實(shí)現(xiàn)全范圍平滑調(diào)光。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有W下有益效果：
[0023] 1、本發(fā)明針對(duì)大功率L邸照明應(yīng)用場(chǎng)合提出了一種兩相并聯(lián)LCL-nT型多路均流 輸出的諧振變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可W實(shí)現(xiàn)在多路不同L邸燈電壓下各路輸出電流的恒定與均 衡，具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、恒流特性好W及均流精度高等特點(diǎn)。
[0024] 2、本發(fā)明在兩相并聯(lián)LCL-nT型諧振變換器的基礎(chǔ)上，提出了一種移相調(diào)光控制 策略，將兩相并聯(lián)橋臂中的一相作為移相調(diào)光橋臂，通過(guò)改變兩個(gè)橋臂的移相角來(lái)調(diào)節(jié)變 換器的輸出電流，實(shí)現(xiàn)了對(duì)LED燈的平滑調(diào)光控制，具有調(diào)光精度高、調(diào)光范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】 陽(yáng)0巧]圖1為本發(fā)明的電路原理框圖。
[00%] 圖2為本發(fā)明變換器各狀態(tài)的工作波形示意圖。
[0027] 圖3為本發(fā)明的LCL-nT型諧振變換器交流等效電路。
[0028] 圖4為本發(fā)明負(fù)載不同時(shí)輸出電流與工作頻率的關(guān)系曲線。
[0029] 圖5為本發(fā)明n路變壓器并聯(lián)等效電路。
[0030] 圖6為本發(fā)明兩相時(shí)序不同時(shí)的交流等效電路圖。
[0031] 圖7為本發(fā)明夢(mèng)變化時(shí)輸出電流I。的變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[003引如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種多路均流輸出的LED驅(qū)動(dòng)電源，包括依次相連的 開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊、IXL-nT型諧振網(wǎng)絡(luò)、整流網(wǎng)絡(luò)W及L邸負(fù)載單元；其中所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括兩 相并聯(lián)的第一橋臂W及第二橋臂，其中第二橋臂作為移相橋臂，用W實(shí)現(xiàn)寬范圍調(diào)光控制， 所述負(fù)載單元包括n路均流輸出的L邸負(fù)載。
[0034] 在本實(shí)施例中，所述LCL-nT型諧振網(wǎng)絡(luò)包括隔直電容。1、隔直電容。2、諧振電感 Lfi、諧振電感Lf2、諧振電容Cf、W及n個(gè)電感Lki至Lk。;所述隔直電容Cd的一端、隔直電容 的一端分別連接至所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)橋臂的中點(diǎn)，所述隔直電容Cd的另一端、隔直電 容的另一端分別連接至所述諧振電感Lri的一端、諧振電感Lr2的一端，所述諧振電感Lu 的另一端、諧振電感L,2另一端相連并且連接至所述諧振電容Cf的一端，所述諧振電容Cf的 另一端連接至所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)橋臂的其中一個(gè)并聯(lián)端，所述n個(gè)電感Lki至Lk。分別與 n個(gè)變壓器串聯(lián)之后分別并聯(lián)在所述諧振電容Cf的兩端。
[0035] 在本實(shí)施例中，所述整流網(wǎng)絡(luò)包括化個(gè)整流二極管，所述化個(gè)整流二極管的陽(yáng)極 分別與所述LCL-nT型諧振網(wǎng)絡(luò)的n個(gè)變壓器副邊的同名端、異名端相連，其中與第n個(gè)變 壓器的副邊相連的兩個(gè)整流二極管為〇。1、0。2;所述n個(gè)變壓器的副邊經(jīng)整流二極管整流后 分別連接至n路L邸負(fù)載。
[0036] 特別的，在本實(shí)施例中，當(dāng)變換器中兩相并聯(lián)橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同時(shí)，工作波形如 圖2所示。工作過(guò)程可分成6個(gè)狀態(tài)，對(duì)各狀態(tài)分析如下：圖中Ugg為兩相并聯(lián)LCL-nT型多 路輸出諧振變換器的驅(qū)動(dòng)電壓波形，由一對(duì)死區(qū)時(shí)間固定的互補(bǔ)信號(hào)組成，驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ql為 上管Sl的驅(qū)動(dòng)波形，驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q2為下管S2的驅(qū)動(dòng)波形；Uds2為逆變模塊的半橋中點(diǎn)電壓， 即下管S2漏極、源極的電壓；id為流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流，其中idi為流過(guò)上管Sl的電流，id2為 流過(guò)下管S2的電流；ib為流過(guò)諧振電感Lf的電流；iD為流過(guò)副邊二極管的電流，其中i。。1 為流過(guò)二極管〇。1的電流，1。。2為流過(guò)二極管D。2的電流；Itp為流過(guò)變壓器原邊的電流。下 面對(duì)各工作狀態(tài)進(jìn)行分析：
[0037]l)t〇<t<ti:t=t。時(shí)，開(kāi)關(guān)管S2導(dǎo)通，隔直電容C巧端的電壓加在諧振回路 的輸入端。在S2導(dǎo)通后很短一段時(shí)間內(nèi)，諧振電感k的電流完成了反向；流過(guò)電感Lk的電 流iu<和流過(guò)變壓器原邊的電流iTP的方向均沒(méi)有改變，副邊整流二極管D。2導(dǎo)通，D。1截止； 此階段由于iu<的衰減速度比iTP要慢，所W勵(lì)磁電感上的電流im逐漸增大，且當(dāng)iTP減小到 零時(shí)，im增大到最大值，電路進(jìn)入下一階段。
[00測(cè) ^ti<t<t2:t=t擁，變壓器原邊電流iTp下降到0并開(kāi)始反向，變壓器副邊 的電流隨之反向，整流二極管0。2因承受反壓而關(guān)斷，D。1隨之導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)直流輸出，且其中的 電流逐漸上升至最大值，此階段開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)仍是S2處于通態(tài)，繼續(xù)由。兩端的電壓給諧振回 路提供電壓；在運(yùn)個(gè)階段里iu<、iTp在反向電壓的作用下逐漸減小，在t2時(shí)刻相交于一點(diǎn)，即 im減小到零，此時(shí)電路進(jìn)入下一階段。 陽(yáng)039] 3)t2<t< 13:t= 12時(shí)，開(kāi)關(guān)管S2關(guān)斷，諧振電感L上的電流ib方向不變，開(kāi) 關(guān)管S2上的電流id2方向不變，Sl上的電流idi反向，說(shuō)明S2的寄生電容開(kāi)始充電，Sl的 寄生電容開(kāi)始放電，一段時(shí)間后，S2的端電壓上升到最大值Vd,即Sl寄生電容的端電壓被 諧振電流ib反向充電到零，而ib此時(shí)小于0,因此idi為流過(guò)Sl的寄生