一種改進(jìn)型雙通道led驅(qū)動電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)型雙通道LED驅(qū)動電源，它包括DC-DC主功率電路和DC-DC變換控制電路，其特征在于，所述的DC-DC主功率電路由Buck-Boost變換器和并接在Buck-Boost變換器輸出端上的兩路輸出控制電路組成，所述的DC-DC變換控制電路由數(shù)據(jù)選擇器、二分頻電路、反相器、兩R-S觸發(fā)器、兩電壓比較器和兩斜坡補(bǔ)償電路組成。由于本實(shí)用新型所述LED驅(qū)動電源將現(xiàn)有技術(shù)中的Boost變換器改進(jìn)成Buck-Boost變換器的同時(shí)引入了斜坡補(bǔ)償電路，因此既可用于升壓和降壓變換的場合，又改善了電路工作的穩(wěn)定性。
【專利說明】一種改進(jìn)型雙通道LED驅(qū)動電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用于一般電光源的電路裝置，該裝置適用于驅(qū)動LED光源。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，全球照明用電約占總用電量的19%，但現(xiàn)有白熾燈、熒光燈可見光電轉(zhuǎn)換效率極低，其中白熾燈僅為10% -20%，大量的電能被白白浪費(fèi)。隨著全球能源危機(jī)的不斷加劇，耗電量僅為相同亮度白熾燈10% -20%的大功率LED照明成為目前的首選。由于LED是一種直流驅(qū)動的元件，而且管壓降較低，因此通常串聯(lián)使用。而電源電壓又限制了 LED的串聯(lián)的數(shù)量，因此為了滿足LED的串聯(lián)數(shù)量的要求,通常使用Buck、Boost或Buck-BoostDC-DC變換器來變換電源電壓?，F(xiàn)有的常規(guī)DC-DC變換器只有一路輸出，要求一個(gè)LED裝置中的所有LED必須串聯(lián)在一起，因此，當(dāng)其中某只LED斷開時(shí)，整個(gè)串聯(lián)電路就會開路不能正常工作；當(dāng)其中某只LED短路時(shí)，其余LED便會因端電壓便升高、驅(qū)動電流增加而極易損壞。此外，串聯(lián)在一起LED數(shù)量越多，電路損毀的損失就越大。為解決上述問題，楊靜等公開了一種Boost DC-DC變換器(楊靜等.基于雙輸出Boost變換器的高亮LED驅(qū)動研究[J].電力電子技術(shù)，2011年I月，第45卷第I期)，該Boost DC-DC變換器具有雙輸出，一路故障不影響另一支路的正常輸出，顯著提高了可靠性。但是，楊靜等公開Boost DC-DC變換器仍然還存在下述不足:1、不適用于降壓驅(qū)動的場合；2、當(dāng)占空比大于0.5時(shí)會產(chǎn)生次諧波振蕩，使得電路不穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在上述不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是公開一種改進(jìn)型雙通道LED驅(qū)動電源，該LED驅(qū)動電源不僅可顯著提高輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍，而且工作穩(wěn)定。
[0004]本實(shí)用新型解決上述問題的技術(shù)方案如下:
[0005]一種改進(jìn)型雙通道LED驅(qū)動電源，它包括DC-DC主功率電路和DC-DC變換控制電路，其特征在于，
[0006]所述的DC-DC主功率電路由Buck-Boost變換器和并接在Buck-Boost變換器輸出端上的兩路輸出控制電路組成，其中，Buck-Boost變換器由主功率電子開關(guān)、電感和主電流取樣電阻依次連接組成；所述的每一輸出控制電路均包括一電子開關(guān)和并接于該電子開關(guān)上的分電流取樣電阻及儲能電容；
[0007]所述的DC-DC變換控制電路具有一數(shù)據(jù)選擇器，該數(shù)據(jù)選擇器的兩被選數(shù)據(jù)輸入端分別與兩R-S觸發(fā)器的Q端連接，選通控制端與二分頻電路的輸出端連接，被選數(shù)據(jù)輸出端與Buck-Boost變換器中主功率電子開關(guān)的控制端連接；所述的二分頻電路的輸入端與脈沖信號源連接，輸出端還分有兩路，其中一路直接與一電子開關(guān)的控制端連接，另一路經(jīng)一反相器與另一所述電子開關(guān)的控制端連接；所述的兩R-S觸發(fā)器R端分別與兩電壓比較器的輸出端連接，S端并接在脈沖信號源上；所述的兩電壓比較器的反相輸入端分別與兩斜坡補(bǔ)償電路的輸出端連接，正相輸入分別接入所述主電流取樣電阻的端電壓；所述的兩斜坡補(bǔ)償電路電流檢測信號輸入端分別接入一分電流取樣電阻的端電壓，參考電壓輸入端分別與參考電壓源連接。
[0008]為了降低成本，本實(shí)用新型所述的LED驅(qū)動電源中的二分頻電路是將D型觸發(fā)器的D端與&端短接構(gòu)成的。
[0009]由于本實(shí)用新型所述LED驅(qū)動電源將現(xiàn)有技術(shù)中的Boost變換器改進(jìn)成Buck-Boost變換器的同時(shí)引入了斜坡補(bǔ)償電路，因此較現(xiàn)有技術(shù)具有下述有益效果:
[0010]1、既可用于DC-DC升壓變換的場合，也可用于DC-DC降壓變換的場合；
[0011]2、利用斜坡補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)了對次諧波振蕩的抑制，使電路工作更加穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1?4為本實(shí)用新型所述改進(jìn)型雙通道LED驅(qū)動電源的一個(gè)具體實(shí)施例的電原理圖(圖虛線框內(nèi)為LED負(fù)載)，其中，圖2為圖1中斜坡補(bǔ)償電路的一個(gè)具體實(shí)施例的電路原理圖；圖3為圖1中二分頻電路的一個(gè)具體實(shí)施例的電路原理圖；圖4為圖1中數(shù)據(jù)選擇器的一個(gè)具體實(shí)施例的電路原理圖。
[0013]圖5為本實(shí)用新型所述改進(jìn)型雙通道LED驅(qū)動電源的主要節(jié)點(diǎn)電壓波形圖以及驅(qū)動脈沖時(shí)序圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]參見圖1，整個(gè)LED驅(qū)動電源由DC-DC主功率電路、DC-DC變換控制電路、脈沖信號源G(t)和參考電壓源組成，其中，DC-DC主功率電路由Buck-Boost變換器和并接在Buck-Boost變換器輸出端上的兩路輸出控制電路組成；DC-DC變換控制電路由數(shù)據(jù)選擇器、二分頻電路、反相器、兩R-S觸發(fā)器、兩電壓比較器和兩斜坡補(bǔ)償電路組成。
[0015]參見圖1，DC-DC主功率電路由主功率電子開關(guān)、電感L和主電流取樣電阻Rtj3依次連接組成，其中主功率電子開關(guān)由N溝道MOSFET管V1擔(dān)任。兩路輸出控制電路中，一路由快速恢復(fù)二極管D1串聯(lián)電子開關(guān)后再于該電子開關(guān)回路中并接分電流取樣電阻Rtjl和儲能電容C1組成，另一路由快速恢復(fù)二極管D2串聯(lián)另一電子開關(guān)后再于該電子開關(guān)回路中并接分電流取樣電阻Rtj2和儲能電容C2組成，其中所述兩只電子開關(guān)分別由另兩只N溝道MOSFET管V2和V3擔(dān)任。
[0016]參見圖2，兩斜坡補(bǔ)償電路分別由一電源管理芯片UC1846及其外圍電路組成，其中，UC1846的7腳和8腳之間跨接有由電阻Rcl、電阻Rc2和電容Cc2串聯(lián)的電路；UC1846的8腳對地跨接有電容Cel ；UC1846的6腳串設(shè)有電阻Re3。
[0017]參見圖3，二分頻電路二分頻電路是將雙D觸發(fā)器74LS74中一個(gè)單元的D端與0端短接，即2腳與6腳短接構(gòu)成的。
[0018]參見圖4，數(shù)據(jù)選擇器為八選一數(shù)據(jù)選擇器74LS151中兩個(gè)單元擔(dān)任，形成二選一數(shù)據(jù)選擇器。
[0019]參見圖1把結(jié)合圖1?4，八選一數(shù)據(jù)選擇器74LS151的被選數(shù)據(jù)輸入端3腳與兩R-S觸發(fā)器R-S1的Q端連接，被選數(shù)據(jù)輸入端4腳與兩R-S觸發(fā)器R-SJ^Q端連接；74LS151的選通控制端11腳與74LS74的輸出端5腳連接；74LS151的被選數(shù)據(jù)輸出端5腳與MOSFET管V1的柵極連接。雙D觸發(fā)器74LS74的CP端3腳與脈沖信號源連接，Q端5腳還分有兩路，其中一路直接與MOSFET管V1的柵極連接，另一路經(jīng)一反相器F與MOSFET管V1的柵極連接。R-S觸發(fā)器R-S1和R-S2的R端分別與電壓比較器Ap A2的輸出端連接，S端并接脈沖信號源上。兩電壓比較器ApA2的反相輸入端分別與一電源管理芯片UC1846的輸出端7腳連接，正相輸入分別與主電流取樣電阻Rtj3和電感L的連接節(jié)點(diǎn)連接。分別構(gòu)成一斜坡補(bǔ)償電路N1和N2的兩電源管理芯片UC1846的電流檢測信號輸入端6腳分別通過電阻Re3接在分電流取樣電阻的Rtjl和Rtj2的端頭上，參考電壓輸入端5腳分別與參考電壓源連接。
[0020]參見圖5并結(jié)合圖1?4，本實(shí)用新型所述改進(jìn)型雙通道LED驅(qū)動電源的的工作過程如下:
[0021]a) 一個(gè)周期開始時(shí)，脈沖信號G(t)給出高電平信號，MOSFET管'、V2同時(shí)導(dǎo)通，MOSFET管V3因控制信號與MOSFET管V2互補(bǔ)而關(guān)斷。此時(shí)二極管D1截止，直流電源B經(jīng)MOSFET管V1向電感L充電，電感電流上升，兩路輸出的采樣電壓Utjl和Utj2分別與參考電壓Url> Ur2的差值進(jìn)行放大，所得差值Uql與Uq2分別經(jīng)斜坡補(bǔ)償電路N1、N2補(bǔ)償后與電壓Uf進(jìn)行比較，由于Urt>Urf，up2首先達(dá)到uf，R-S觸發(fā)器R-S2首先輸出復(fù)位電平，考慮到74LS74組成的二分頻電路的選擇功能，此時(shí)74LS151組成的數(shù)據(jù)選擇器將忽略此復(fù)位電平，直到Upl達(dá)到uf，R-S觸發(fā)器R-S1輸出復(fù)位電平，此時(shí)數(shù)據(jù)選擇器響應(yīng)此復(fù)位電平，輸出低電平信號將MOSFET管V1關(guān)斷。電感L通過二極管D1向電容C1充電，直到電感L能量耗盡，再由電容仏向負(fù)載放電，等待脈沖信號源G(t)的下一個(gè)時(shí)鐘脈沖到來。
[0022]b)脈沖信號源G(t)的第二個(gè)時(shí)鐘脈沖到來時(shí)，MOSFET管V1與V3同時(shí)導(dǎo)通，MOSFET管V2因控制信號與MOSFET管V3互補(bǔ)而關(guān)斷。此時(shí)二極管D2截止，直流電源B經(jīng)MOSFET管V1向電感L充電，電感電流上升，此時(shí)兩路輸出的采樣電壓Utjl和Utj2分別與參考電壓Urt、Urt的差值進(jìn)行放大，所得差值Upl與Up2分別與電壓Uf進(jìn)行比較，由于Urt>l2，Up2首先達(dá)到uf，R-S觸發(fā)器R-S2輸出復(fù)位電平，考慮到74LS74組成的二分頻電路的選擇功能，此時(shí)74LS151選擇器將立即響應(yīng)此復(fù)位電平，輸出低電平信號將MOSFET管V1關(guān)斷。電感L通過二極管D2向電容C2充電，直到電感L能量耗盡，再由電容C2向另一負(fù)載充電，等待脈沖信號源G (t)的下一個(gè)時(shí)鐘脈沖到來。
[0023]由上述工作過程的描述可知，MOSFET管V2和V3在第一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，而在接下來的第二個(gè)周期是完全關(guān)斷的，這就意味著MOSFET管V2和V3在兩個(gè)周期內(nèi)才導(dǎo)通一次，因此有輸出電壓U。與輸入電壓Ug的關(guān)系為下式所述:
11C _ Dτ、
[0024]Tl=W^)
[0025]式中，D為一個(gè)周期內(nèi)MOSFET管的導(dǎo)通時(shí)間與整個(gè)周期T的比值。
【權(quán)利要求】
1.一種改進(jìn)型雙通道LED驅(qū)動電源，它包括DC-DC主功率電路和DC-DC變換控制電路，其特征在于， 所述的DC-DC主功率電路由Buck-Boost變換器和并接在Buck-Boost變換器輸出端上的兩路輸出控制電路組成，其中，Buck-Boost變換器由主功率電子開關(guān)、電感和主電流取樣電阻依次連接組成；所述的每一輸出控制電路均包括一電子開關(guān)和并接于該電子開關(guān)上的分電流取樣電阻及儲能電容； 所述的DC-DC變換控制電路具有一數(shù)據(jù)選擇器，該數(shù)據(jù)選擇器的兩被選數(shù)據(jù)輸入端分別與兩R-S觸發(fā)器的Q端連接，選通控制端與二分頻電路的輸出端連接，被選數(shù)據(jù)輸出端與Buck-Boost變換器中主功率電子開關(guān)的控制端連接；所述的二分頻電路的輸入端與脈沖信號源連接，輸出端還分有兩路，其中一路直接與一電子開關(guān)的控制端連接，另一路經(jīng)一反相器與另一所述電子開關(guān)的控制端連接；所述的兩R-S觸發(fā)器R端分別與兩電壓比較器的輸出端連接，S端并接在脈沖信號源上；所述的兩電壓比較器的反相輸入端分別與兩斜坡補(bǔ)償電路的輸出端連接，正相輸入分別接入所述主電流取樣電阻的端電壓；所述的兩斜坡補(bǔ)償電路電流檢測信號輸入端分別接入一分電流取樣電阻的端電壓，參考電壓輸入端分別與參考電壓源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)型雙通道LED驅(qū)動電源，其特征在于，所述的LED驅(qū)動電源中的二分頻電路是將一 D型觸發(fā)器的D端與■^端短接構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改進(jìn)型雙通道LED驅(qū)動電源，其特征在于，所述的斜坡補(bǔ)償電路由電源管理芯片UC1846及其外圍電路組成。
【文檔編號】H05B37/02GK204014200SQ201420412277
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】胡維, 張方櫻, 陳新兵, 許亞武, 謝陳躍, 陳虹, 王清 申請人:廣州大學(xué)