專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)精確均流的多路led驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多路輸出的電能轉(zhuǎn)換器，具體的說是一種實(shí)現(xiàn)精確均流的多路 LED驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
很多電能轉(zhuǎn)換的應(yīng)用場合需要變流器能夠?qū)崿F(xiàn)直流恒流輸出，如電池充電器、LED 驅(qū)動(dòng)電源等。除了需要多路輸出，還需要實(shí)現(xiàn)高壓隔離，以滿足安規(guī)的要求和高強(qiáng)度電氣絕緣的要求。為了獲得實(shí)現(xiàn)隔離的多路輸出直流電流源，一般都采用兩級(jí)DC-DC的方案，前級(jí)采用隔離的DC-DC獲得恒定的電壓源，然后跟隨多個(gè)不隔離的DC-DC實(shí)現(xiàn)多路獨(dú)立的恒流輸出。該方案靈活多變，可靠性較高。但是，由于需要多個(gè)獨(dú)立的后級(jí)DC-DC，因此需要獨(dú)立的控制芯片和開關(guān)器件，大大增加了成本。為了降低成本，有很多采用無源方式進(jìn)行多路恒流，并且可以實(shí)現(xiàn)多路電流之間比較準(zhǔn)確的均流。圖I中利用隔離的高頻交流源的整流二極管中串聯(lián)耦合電感的方式，實(shí)現(xiàn)兩路直流輸出的電流的均流。并且，利用多個(gè)耦合電感的互相耦合，可以擴(kuò)展到多路恒定的直流輸出。但是由于二極管串聯(lián)了耦合電感，而且多路的偶合電感繞組很多，這些繞組的接口都必須串聯(lián)在副邊整流二極管中，導(dǎo)致副邊的PCB布線很復(fù)雜，增加了很多PCB的高頻交流損耗。圖2中利用電容的電荷平衡原理，在交流電源于整流電路之間串入隔直電容Cb，實(shí)現(xiàn)正、負(fù)兩個(gè)極性的電荷的平衡，從而獲得直流側(cè)電流的相等。雖然電容成本低、實(shí)現(xiàn)簡單， 但是，該方法用于更多路輸出時(shí)需要配合輔助耦合電感的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如圖3。還有一種技術(shù)(圖4)是將多個(gè)高頻變壓器原邊繞組串聯(lián)，副邊利用電容整流獲得直流，并實(shí)現(xiàn)多路負(fù)載電流相同。該技術(shù)利用理想變壓器原副邊電流取決于匝比的原理，在保證多個(gè)變壓器匝比相同的條件下，實(shí)現(xiàn)副邊的平均電流相等。該技術(shù)雖然簡單，但是存在一些嚴(yán)重影響其應(yīng)用范圍的缺點(diǎn)。主要包括，I)由于每個(gè)變壓器都承擔(dān)了高絕緣的要求， 因此每個(gè)變壓器都必須要安規(guī)要求，成本大大增加，也降低了窗口利用率，影響變流器的效率。2)由于串聯(lián)原邊勵(lì)磁電流不反映到副邊回路，因此，當(dāng)勵(lì)磁電流比較大的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如串、并聯(lián)諧振變流器等，其變壓器的勵(lì)磁電流與負(fù)載電流的比例比較接近，考慮到勵(lì)磁電感的離散性較大，因此多路輸出電流的均流度受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實(shí)現(xiàn)精確均流的多路LED驅(qū)動(dòng)電路。為解決上述問題，本發(fā)明的解決方案是提供一種實(shí)現(xiàn)精確均流的多路LED驅(qū)動(dòng)電路，包括一個(gè)高頻交流源和一個(gè)變壓器 Tl，交流源并聯(lián)在變壓器Tl的原邊繞組Np兩端；所述變壓器Tl包括η個(gè)副邊繞組，為Nsl、Ns2、…、Nsn ;各相鄰副邊繞組的一端為接電容端，分別接至各自的電容Cbn的一端，且相鄰副邊繞組的接電容端以同名端與非同名端交替出現(xiàn)；各電容Cbn的另一端與下一級(jí)副邊繞組側(cè)的電容之間以二極管串接，電容Cb η接至該二極管的陰極，下一級(jí)的電容則接至該二極管的陽極；對于設(shè)置于第一級(jí)副邊繞組接電容端側(cè)的電容Cbl，其與二極管相接的一端還連接至另一個(gè)二極管Dll的陽極，二極管Dll的陰極連接到輸出地；對于設(shè)置于最后一級(jí)副邊繞組接電容端側(cè)的電容Cbn，其與二極管相接的一端還連接至另一個(gè)二極管Dn4的陰極，二極管Dn4的陽極則接輸出地；各副邊繞組的非接電容端分別接至一個(gè)輸出整流電路，該輸出整流電路具有相同的電路結(jié)構(gòu)兩個(gè)二極管Dn2和Dn3串聯(lián)，其中點(diǎn)與副邊繞組的非接電容端相接，二極管 Dn2的陰極接到輸出濾波電容Con2的正端，二極管Dn3的陽極接到輸出濾波電容Con2的負(fù)端；一個(gè)負(fù)載LED并聯(lián)在輸出濾波電容Con2的兩端，Con2的負(fù)端同時(shí)接至輸出地。提供另一種實(shí)現(xiàn)精確均流的多路LED驅(qū)動(dòng)電路，包括一個(gè)高頻交流源和若干個(gè)變壓器T1、T2、…、Τη，各變壓器的原邊繞組分別為Npl、Np2、…、Νρη，各變壓器的副邊繞組分別為Nsl、Ns2、…、Nsn，高頻交流源并聯(lián)在各變壓器原邊繞組的兩端；各相鄰副邊繞組的一端為接電容端，分別接至各自的電容Cbn的一端，且相鄰副邊繞組的接電容端以同名端與非同名端交替出現(xiàn)；各電容Cbn的另一端與下一級(jí)副邊繞組側(cè)的電容之間以二極管串接，電容Cbn接至該二極管的陰極，下一級(jí)的電容則接至該二極管的陽極；對于設(shè)置于第一級(jí)副邊繞組接電容端側(cè)的電容Cbl，其與二極管相接的一端還連接至另一個(gè)二極管Dll的陽極，二極管Dll的陰極連接到輸出地；對于設(shè)置于最后一級(jí)副邊繞組接電容端側(cè)的電容Cbn，其與二極管相接的一端還連接至另一個(gè)二極管Dn4的陰極，二極管Dn4的陽極則接輸出地；各副邊繞組的非接電容端分別接至一個(gè)輸出整流電路，該輸出整流電路具有相同的電路結(jié)構(gòu)兩個(gè)二極管Dn2和Dn3串聯(lián)，其中點(diǎn)與副邊繞組的非接電容端相接，二極管 Dn2的陰極接到輸出濾波電容Con2的正端，二極管Dn3的陽極接到輸出濾波電容Con2的負(fù)端；一個(gè)負(fù)載LED并聯(lián)在輸出濾波電容Con2的兩端，Con2的負(fù)端同時(shí)接至輸出地。本發(fā)明中，所述的并聯(lián)在原邊繞組上的交流電源是任意雙端勵(lì)磁的開關(guān)逆變拓?fù)?。本發(fā)明中，作為方案的變形，是將電容Cbn和與之串聯(lián)的變壓器副邊繞組互換位置。與副邊繞組串聯(lián)的電容Cbn可以與變壓器繞組互換位置，不影響電路的性能，從而無需改變電路中其它元件的連接方式。本發(fā)明中，即使任意一路或者多路LED負(fù)載短路，仍然可以實(shí)現(xiàn)其余各路負(fù)載的電流的精確均流。本發(fā)明通過多個(gè)電容之間的電荷互換和各電容的安秒平衡的原理，實(shí)現(xiàn)多路輸出之間的精確恒流。只需在主變壓器的輸出側(cè)增加多個(gè)繞組，加上少量整流元件，就可以實(shí)現(xiàn)多路輸出，電路簡單，容易擴(kuò)展，成本低。與實(shí)現(xiàn)副邊均流的方案相比，本發(fā)明有益效果是I、無需額外的用于均流的磁元件，只需電容，成本低，效率高。2、采用電容減少體積，密度高。
3、變壓器可以擴(kuò)展到多路，并實(shí)現(xiàn)多路均流。4、原邊可以是任意實(shí)現(xiàn)變壓器雙端勵(lì)磁的開關(guān)電路拓?fù)?，電路?gòu)建非常靈活。5、也可以采用模塊化設(shè)計(jì)的變壓器，實(shí)現(xiàn)多路輸出的模塊化。6、均流可靠性高，即使一路或者多路LED負(fù)載短路，剩余各路負(fù)載也能實(shí)現(xiàn)精確恒流。


圖I為二極管串聯(lián)耦合電感的均流技術(shù)；圖2為副邊串聯(lián)隔直電容的兩路均流電路；圖3為采用輔助耦合電感的四路均流輸出整流電路；圖4為變壓器原邊串聯(lián)的實(shí)現(xiàn)副邊均流的技術(shù)；圖5為本發(fā)明提出的η路恒流輸出的整流電路；圖6為本發(fā)明提出的改進(jìn)型η路恒流輸出的整流電路；圖7為原邊為半橋電路的圖5中三路輸出方案的實(shí)施例；圖8為原邊為半橋電路的圖6中三路輸出方案的實(shí)施例。
具體實(shí)施例下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行具體闡述。圖5中的技術(shù)方案解決了 η路LED輸出的均流問題。該方案中包括一個(gè)高頻交流源，變壓器Tl，原邊繞組Np，η個(gè)副邊繞組Nsl，Ns2，Nsn。交流源并聯(lián)在Np的兩端，Nsl的同名端輸出接電容Cbl的一端，另一端接二極管D12的陽極和D13的陰極，二極管D12的陰極接到輸出濾波電容Col2的正端，二極管D13的陽極接到Col2的負(fù)端。負(fù)載LEDl并聯(lián)在 Col2的兩端，Col2的負(fù)端作為輸出地。Cbl的另一端接到二極管Dll的陽極，同時(shí)接到二極管D21的陰極；二極管Dll的陰極接到輸出地。Ns2的非同名端接電容Cb2的一端，同名端接二極管D22的陽極和二極管D23的陰極，二極管D22的陰極連接到濾波電容Co22的正端，Co22的負(fù)端接到輸出地，LED2并聯(lián)在Co22的兩端。Cb2的另一端接D21的陽極和下一級(jí)電路中二極管DnI的陰極。以此連接方式類推第η個(gè)繞組對應(yīng)的第η路輸出的連接，同時(shí)繞組N與繞組N_1的接電容Cbn與Cbn-I的一端是同名端與非同名端交替出現(xiàn)；最后一級(jí)電路中的二極管Dnl 的陽極接最后一級(jí)電路中二極管Dn4的陰極，Dn4的陽極接輸出地。圖6中的技術(shù)方案作為圖5的一種改進(jìn)，解決了 η路LED輸出的均流問題。該方案中包括一個(gè)高頻交流源，變壓器Tl，Τ2···Τη，Tl的原邊繞組Npl，Τ2的原邊繞組Np2，Tn的原邊繞組Νρη，Tl的副邊繞組Nsl，Τ2的副邊繞組Ns2，Tn的副邊繞組Nsn。輸入交流源并聯(lián)在所有變壓器原邊繞組(Npl，Np2…Npn)的兩端。Nsl的同名端輸出接電容Cbl的一端， 另一端接二極管D12的陽極和D13的陰極，二極管D12的陰極接到輸出濾波電容Col2的正端，二極管D13的陽極接到Col2的負(fù)端。負(fù)載LEDl并聯(lián)在Col2的兩端，Col2的負(fù)端作為輸出地。Cbl的另一端接到二極管Dll的陽極，同時(shí)接到二極管D21的陰極；二極管Dll的陰極接輸出地。Ns2的非同名端接電容Cb2的一端，同名端接二極管D22的陽極和二極管 D23的陰極，二極管D22的陰極連接到濾波電容Co22的正端，Co22的負(fù)端接到輸出地，LED2
5并聯(lián)在Co22的兩端。Cb2的另一端接D21的陽極和下一級(jí)電路中二極管Dnl的陰極。以此連接方式類推第η個(gè)繞組對應(yīng)的第η路輸出的連接，同時(shí)繞組N與繞組N_1的接電容Cbn與Cbn-I的一端是同名端與非同名端交替出現(xiàn)；最后一級(jí)電路中的二極管Dnl 的陽極接最后一級(jí)電路中二極管Dn4的陰極，Dn4的陽極接輸出地。如圖7所示，開關(guān)管SI和S2組成一個(gè)開關(guān)橋臂，輸入直流Vin跨接在開關(guān)橋臂的兩端。SI和S2的中點(diǎn)連接到電感Lr的一端，Lr的另一端節(jié)到變壓器Tl的原邊繞組Np的一端，Np的另一端接到電容Cr的一端，電容Cr的另一端接到輸入Vin的負(fù)端。變壓器Tl 有三個(gè)副邊繞組Nsl、Ns2和Ns3，Nsl的同名端輸出接電容Cbl的一端，另一端接二極管D12 的陽極和D13的陰極，二極管D12的陰極接到輸出濾波電容Col2的正端，二極管D13的陽極接到Col2的負(fù)端。負(fù)載LED2并聯(lián)在Col2的兩端，Col2的負(fù)端作為輸出地。電容Cbl的另一端接到二極管Dll的陽極，同時(shí)接到二極管D21的陰極；二極管Dll的陰極接輸出地。Ns2的一端接電容Cb2的一端，同名端接二極管D22的陽極和二極管D23的陰極， 二極管D22的陰極連接到濾波電容Co22的正端，Co22的負(fù)端接到輸出地，LED2并聯(lián)在Co22 的兩端。Cb2的另一端接D21的陽極和二極管D31的陰極。D21的陰極接到Dll的陽極。Ns3的一端接電容Cb3的一端，同名端接二極管D32的陽極和二極管D33的陰極， 二極管D32的陰極連接到濾波電容Co32的正端，Co32的負(fù)端接到輸出地，LED3并聯(lián)在Co32 的兩端。Cb3的另一端接D31的陽極和二極管D34的陰極，D34的陽極接到輸出地。D31的陰極接到D21的陽極。如圖8所示，三個(gè)獨(dú)立的變壓器T1、T2和Τ3的原邊繞組Npl、Np2和Νρ3各自并聯(lián)在輸入交流源兩端，便于變壓器的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，通過并聯(lián)變壓器數(shù)量和相應(yīng)輔助元件的增減來靈活滿足輸出路數(shù)的改變，無需修改主變壓器參數(shù)。該方案中包括一個(gè)高頻交流源，變壓器Tl、Τ2和Τ3，Tl的原邊繞組Npl，Τ2的原邊繞組Νρ2，Τ3的原邊繞組Νρ3，Tl的副邊繞組Nsl和Τ2的副邊繞組Ns2，T3的副邊繞組 Ns3 ;輸入交流源并聯(lián)在Npl,Np2和Np3的兩端,Nsl的同名端輸出接電容Cbl的一端,另一端接二極管D12的陽極和D13的陰極，二極管D12的陰極接到輸出濾波電容Col2的正端， 二極管D13的陽極接到Col2的負(fù)端。負(fù)載LEDl并聯(lián)在Col2的兩端，Col2的負(fù)端作為輸出地。Cbl的另一端的另一端接到二極管Dll的陽極，同時(shí)接到二極管D21的陰極；二極管 Dll的陰極接輸出地。Ns2的一端接電容Cb2的一端，同名端接二極管D22的陽極和二極管D23的陰極， 二極管D22的陰極連接到濾波電容Co22的正端，Co22的負(fù)端接到輸出地，LED2并聯(lián)在Co22 的兩端。Cb2的另一端接D21的陽極。Ns3的一端接電容Cb3的一端，同名端接二極管D32的陽極和二極管D33的陰極， 二極管D32的陰極連接到濾波電容Co32的正端，Co32的負(fù)端接到輸出地，LED3并聯(lián)在Co32 的兩端。Cb3的另一端接D31的陽極和二極管D34的陰極。D31的陰極接到D21的陽極，二極管D34的陽極接到輸出地。應(yīng)當(dāng)注意，在說明本發(fā)明的某些特征或者方案時(shí)所使用的特殊術(shù)語不應(yīng)當(dāng)用于表示在這里重新定義該術(shù)語以限制與該術(shù)語相關(guān)的本發(fā)明的某些特定特點(diǎn)、特征或者方案。 總之，不應(yīng)當(dāng)將在隨附的權(quán)利要求書中使用的術(shù)語解釋為將本發(fā)明限定在說明書中公開的特定實(shí)施例，除非上述詳細(xì)說明部分明確地限定了這些術(shù)語。因此，本發(fā)明的實(shí)際范圍不僅包括所公開的實(shí)施例，還包括在權(quán)利要求書之下實(shí)施或者執(zhí)行本發(fā)明的所有等效方案。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)精確均流的多路LED驅(qū)動(dòng)電路，包括一個(gè)高頻交流源和一個(gè)變壓器Tl，交流源并聯(lián)在變壓器Tl的原邊繞組Np兩端；其特征在于，所述變壓器Tl包括η個(gè)副邊繞組， 為Nsl、Ns2、…、Nsn ;各相鄰副邊繞組的一端為接電容端，分別接至各自的電容Cbn的一端， 且相鄰副邊繞組的接電容端以同名端與非同名端交替出現(xiàn)；各電容Cbn的另一端與下一級(jí)副邊繞組側(cè)的電容之間以二極管串接，電容Cbn接至該二極管的陰極，下一級(jí)的電容則接至該二極管的陽極；對于設(shè)置于第一級(jí)副邊繞組接電容端側(cè)的電容Cbl，其與二極管相接的一端還連接至另一個(gè)二極管Dll的陽極，二極管Dll的陰極連接到輸出地；對于設(shè)置于最后一級(jí)副邊繞組接電容端側(cè)的電容Cbn，其與二極管相接的一端還連接至另一個(gè)二極管Dn4的陰極，二極管Dn4的陽極則接輸出地；各副邊繞組的非接電容端分別接至一個(gè)輸出整流電路，該輸出整流電路具有相同的電路結(jié)構(gòu)兩個(gè)二極管Dn2和Dn3串聯(lián)，其中點(diǎn)與副邊繞組的非接電容端相接，二極管Dn2的陰極接到輸出濾波電容Con2的正端，二極管Dn3的陽極接到輸出濾波電容Con2的負(fù)端；一個(gè)負(fù)載LED并聯(lián)在輸出濾波電容Con2的兩端，Con2的負(fù)端同時(shí)接至輸出地。
2.一種實(shí)現(xiàn)精確均流的多路LED驅(qū)動(dòng)電路，包括一個(gè)高頻交流源和若干個(gè)變壓器Tl、 T2、…、Tn，各變壓器的原邊繞組分別為Npl、Np2、…、Νρη，各變壓器的副邊繞組分別為Nsl、 Ns2、…、Nsn，其特征在于，高頻交流源并聯(lián)在各變壓器原邊繞組的兩端；各相鄰副邊繞組的一端為接電容端，分別接至各自的電容Cbn的一端，且相鄰副邊繞組的接電容端以同名端與非同名端交替出現(xiàn)；各電容Cbn的另一端與下一級(jí)副邊繞組側(cè)的電容之間以二極管串接，電容Cbn接至該二極管的陰極，下一級(jí)的電容則接至該二極管的陽極；對于設(shè)置于第一級(jí)副邊繞組接電容端側(cè)的電容Cbl，其與二極管相接的一端還連接至另一個(gè)二極管Dll的陽極，二極管Dll的陰極連接到輸出地；對于設(shè)置于最后一級(jí)副邊繞組接電容端側(cè)的電容Cbn，其與二極管相接的一端還連接至另一個(gè)二極管Dn4的陰極，二極管Dn4的陽極則接輸出地；各副邊繞組的非接電容端分別接至一個(gè)輸出整流電路，該輸出整流電路具有相同的電路結(jié)構(gòu)兩個(gè)二極管Dn2和Dn3串聯(lián)，其中點(diǎn)與副邊繞組的非接電容端相接，二極管Dn2的陰極接到輸出濾波電容Con2的正端，二極管Dn3的陽極接到輸出濾波電容Con2的負(fù)端；一個(gè)負(fù)載LED并聯(lián)在輸出濾波電容Con2的兩端，Con2的負(fù)端同時(shí)接至輸出地。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2中所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述的并聯(lián)在原邊繞組上的交流電源是任意雙端勵(lì)磁的開關(guān)逆變拓?fù)洹?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求I或2中所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，作為方案的變形，是將電容Cbn和與之串聯(lián)的變壓器副邊繞組互換位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及電能轉(zhuǎn)換器，旨在提供一種實(shí)現(xiàn)精確均流的多路LED驅(qū)動(dòng)電路。該電路包括一個(gè)高頻交流源和一個(gè)包括n個(gè)副邊繞組的變壓器T1，交流源并聯(lián)在變壓器T1的原邊繞組兩端；各相鄰副邊繞組的一端為接電容端，分別接至各自的電容Cbn的一端；各電容Cbn的另一端與下一級(jí)副邊繞組側(cè)的電容之間以二極管串接，電容Cbn接至該二極管的陰極，下一級(jí)的電容則接至該二極管的陽極；各副邊繞組的非接電容端分別接至一個(gè)輸出整流電路。本發(fā)明通過多個(gè)電容之間的電荷互換和各電容的安秒平衡的原理，實(shí)現(xiàn)多路輸出之間的精確恒流。只需在主變壓器的輸出側(cè)增加多個(gè)繞組，加上少量整流元件，就可以實(shí)現(xiàn)多路輸出，電路簡單，容易擴(kuò)展，成本低。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102595725SQ20121003103
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者吳新科 申請人:浙江大學(xué)