CN109379811B - 一种具有输出电流自调整能力的led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有输出电流自调整能力的LED驱动电路,包括单相交流输入电源、整流桥、第一功率开关管、第二功率开关管、第一功率二极管、第二功率二极管、第一电感、第一电容、第二电容、高频变压器、第一电流采样电阻、第二电流采样电阻、第一电压采样电阻、第二电压采样电阻、第三电压采样电阻、第四电压采样电阻、吸收电阻、吸收电容、吸收二极管、有源功率因数校正模块。本发明提出一种解决LED因并联支路断路导致长期工作在超额定电流状态下的解决方法。具有稳定性和安全性高的特点,适用于各种LED照明电路控制。
Description
技术领域
本发明属于LED驱动领域,涉及一种应对LED损坏,具有输出电流自调整能力的LED驱动电路。
技术背景
随着电力工业和电力电子技术的迅速发展,以及传统化石能源的日益枯竭以及气候环境的不断恶化,节能环保已经成为全球关注的焦点。随着半导体技术的飞速发展,LED作为新兴光源步入了人们的视线。LED,具有体积小,发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快等特点。在LED大放异彩时,LED驱动电源是LED产业链发展的保障,LED驱动电源的品质直接影响到LED产品的可靠性。
LED类似指数型的伏安特性曲线决定了对LED进行恒流控制为优。但是,若LED驱动采用恒流控制模式,当某个LED发生故障而断路时,在其串联支路的LED将无法工作,流过其并联支路LED的电流将变大,长时间可能造成损坏。目前广泛采用的措施是增加LED并联支路的数量,当某路LED发生断路故障时,其余支路分摊电流,减小影响。但采取这种方法仍然无法避免LED长期工作在比额定电流大的状态,并且随着断路支路数量的增多,其余LED的工作状态将逐渐恶化。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是克服现有技术的不足,提出了一种具有输出电流自调整能力的LED驱动电路,应对LED断路造成其余并联支路电流长期增大的LED驱动方案。本发明的LED驱动电路在初始阶段时为恒定电流输出,其输出电流由初始输出电流参考给定,使N个LED负载工作在最佳状态;在恒流运行过程中,LED驱动电源电路通过观测负载端电压的波动是否达到一定阈值以检测LED负载是否发生断路故障;当检测到发生断路故障时,驱动电源进入恒定电压输出模式,控制其输出电压为N个LED的最佳工作电压;待电流稳定之后,检测稳定状态的输出电流作为新的恒流参考值,并切换为恒定电流输出模式。该方案可以在某支路LED发生断路时,自动调整LED驱动恒流模式的输出电流,有利于LED工作在优良的供电环境下。
本发明解决现有的技术问题通过以下技术方案进行实现:一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路,包括单相交流输入电源、单相整流桥、第一功率开关管、第二功率开关管、第一功率二极管、第二功率二极管、第一电感、第一电容、第二电容、高频变压器、第一电流采样电阻、第二电流采样电阻、第一电压采样电阻、第二电压采样电阻、第三电压采样电阻、第四电压采样电阻、吸收电阻、吸收电容、吸收二极管、有源功率因数校正控制模块、恒流控制模块、恒压控制模块、检测控制模块、原边参考点、副边参考点和N个LED,所述N为正整数;所述高频变压器包含包含原边绕组、副边绕组、辅助绕组;所述恒压控制模块包含电压采样端口、接地端口、输出端口;所述恒流控制模块包含电流采样端口、接地端口、输出端口;所述有源功率因数校正控制模块包含输出电流采样端口、输入电压采样端口、输出电压采样端口、输入电压采样公共端、接地端口、门极信号输出端口);所述检测控制模块包含电流采样端口、电压采样端口、恒压信号输入端口、恒流信号输入端口、接地端口、门极输出端口;
所述单相交流输入电源的一个输入端与所述单相整流桥的一个交流输入端、所述有源功率因数校正控制模块的电压采样端口相连;诉单相交流输入电源的另一个输入端与所述单相整流桥的另一个交流输入端、所述有源功率因数校正控制模块的电压采样公共端相连;所述单相整流桥的直流侧正输出端与所述第一电感相连;所述单相整流桥的直流侧负输出端与所述第一电流采样电阻的一端相连;第一电流采样电阻的另一端与所述第一功率开关管、所述原边参考点相连;所述第一电感的另一端与所述第一功率开关管的漏极、所述第一功率二极管的阳极相连;所述第一功率二极管的阴极与所述第一电容的正端、所述第一电压采样电阻的一端、所述吸收电阻的一端、所述吸收电容的一端、所述高频变压器的原边绕组的非同名端相连;所述第一电容的负端与所述原边参考点相连;所述第一电压采样电阻的另一端与所述第二电压采样电阻的一端、所述有源功率因数校正控制模块的输出电压采样端口相连;所述第二采样电阻的另一端与所述原边电压参考点相连;所述高频变压器的原边绕组的同名端与所述吸收二极管正极、所述第二功率开关管的漏极相连;所述吸收二极管负极与所述吸收电阻的另一端、所述吸收电阻的另一端相连;所述有源功率因数校正控制模块的接地端口与所述原边参考点相连;所述有源功率因数校正控制模块的门极信号输出端口与所述第一功率开关管的门极相连;
所述高频变压器的副边绕组的非同名端与副边参考点相连;所述高频变压器的副边绕组的同名端与所述第二功率二极管的阳极相连;所述第二功率二极管的阴极与所述第二电容的正极、N个LED的正极相连;所述第二电容的负极与所述N个的负极、所述副边参考点相连;
所述第二功率开关管的源极与所述恒流控制模块的电流检测端口、所述检测控制模块的电流检测端口、所述第二电流采样电阻的一端相连;所述第二电流采样电阻的另一端与所述原边参考点相连;所述高频变压器的辅助绕组的非同名端与原边参考点相连;诉高频变压器的辅助绕组的同名端与所述第三电压采样电阻的一端相连;所述第三电压采样电阻的另一端与所述第四采样电阻的一端、所述恒压控制模块的电压检测端口、所述检测控制模块的电压检测端口相连;所述第四电压采样电阻的另一端与所述原边参考点相连;所述检测控制模块的接地端口与所述原边参考点相连;所述恒压控制模块的接地端口与所述原边参考点相连;所述恒流控制模块的接地端口与所述原边参考点相连;所述检测控制模块的门极信号输出端口与所述第二功率开关管的门极相连。
进一步地,所述单相交流输入电源、所述单相整流桥构成不控整流电路;所述第一电感、第一功率开关管、第一功率二极管、第一电容构成boost电路;所述第二功率开关管、高频变压器、第二功率二极管、第二电容、吸收电阻、吸收电容、吸收二极管构成反激电路。
进一步地,所述的boost电路的工作模式包括DCM模式;所述的反激电路的工作模式包括DCM模式。
进一步地,所述有源功率因数校正控制模块采用的控制方法为平均电流控制;所述恒流控制模块采用的控制方法为基于电流反馈的PID控制;所述恒压控制模块采用的控制方法为基于电压反馈的PID控制。
进一步地,所述第一功率二极管、第二功率二极管均为功率肖特基二极管;所述吸收二极管为标准恢复二极管。
进一步地,所述第一电容为储能电解电容;所述第二电容、吸收电容为高频电容。
进一步地,所述高频变压器为反激型高频变压器,其原边绕组与副边绕组、辅助绕组的同名端是相反的,其原边绕组、辅助绕组与副边绕组之间设有屏蔽层。
进一步地,所述第一功率开关管和所述第二功率开关管均为功率MOSFET 管;所述第一功率开关管和所述第二功率开关管相互独立工作;所述第一功率开关管由所述有源功率因数校正控制模块控制;所述第二功率开关管由所述检测控制模块的输出控制。
进一步地,所述高频变压器的副边绕组的输出电压Uo为N个LED负载供电。
进一步地,所述单相整流桥为整流桥模块或由四个分立二极管搭建的整流桥。
进一步地,N个LED的排列方式为先串联再并联的形式;所述每个并联支路串联有r个LED,所述r大于等于1,共有m条并联支路,所述m大于等于2 且m乘r等于N;当r等于1时,所述N个LED为并联形式。
进一步地,LED驱动电路在初始阶段时为恒定电流输出,其输出电流由初始输出电流参考给定,使N个LED负载工作在最佳状态;在恒流运行过程中, LED驱动电源电路通过观测负载端电压的波动是否达到一定阈值以检测LED负载是否发生断路故障;当检测到发生断路故障时,驱动电源进入恒定电压输出模式,控制其输出电压为N个LED的最佳工作电压;待电流稳定之后,检测稳定状态的输出电流作为新的恒流参考值,并切换为恒定电流输出模式。
与现有技术相比,本发明有以下有益效果:
1、本发明对交流网侧进行功率因数校正,实现高PF,低THD,避免LED 照明设备对电网造成谐波污染。
2、本发明在LED未发生断路故障时采取恒定电流控制,迎合LED类似指数型的伏安特性,以取得最佳的照明效果。
3、本发明的LED采用的是先串联再并联式(或并联)的连接结构,在某路 LED发生断路故障时,其余并联支路的LED仍可继续工作。
4、本发明能及时检测出LED发生的断路故障,并及时改变输出电流,避免其余LED长期通过过大的电流,影响LED寿命。
附图说明
图1是本发明的一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路原理图。
图2是本发明的一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路控制流程图。
图3是基于平均电流控制的有源功率因数校正控制框图。
图4是基于平均电流控制的有源功率因数校正的电压电流输出仿真曲线。
图5是基于平均电流控制的有源功率因数校正的电压电流输入仿真曲线。
图6是基于平均电流控制的有源功率因数校正的功率因数仿真曲线。
图7是基于平均电流控制的有源功率因数校正的输入电流FFT分析。
图8是基于电压反馈反激变换器PID控制框图。
图9是基于电流反馈反激变换器PID控制框图。
图10是检测控制模块实现的流程图。
图11是发生LED断路故障时驱动电路的输出电压仿真曲线。
图12是发生LED断路故障时驱动电路的输出电流仿真曲线。
图13是发生LED断路故障时检测控制模块输出开关量的变化情况。
图14是发生LED断路故障时有无电流自调整能力输出电流波形对比图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例对本发明的具体实施作进一步说明。需要指出的是,所描述的实施例仅仅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做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所示,本实施例提供了一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路,包括单相交流输入电源Uin、单相整流桥DB1、第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第一电感L1、第一电容 C1、第二电容C2、高频变压器T、第一电流采样电阻Rcs、第二电流采样电阻Rc、第一电压采样电阻Rvs1、第二电压采样电阻Rvs2、第三电压采样电阻Rv1、第四电压采样电阻Rv2、吸收电阻Rsn、吸收电容Csn、吸收二极管Dsn、有源功率因数校正控制模块Con1、恒流控制模块Con2、恒压控制模块Con3、检测控制模块Con4、原边参考点GND1、副边参考点GND2和N个LED,所述N 为正整数;所述高频变压器T包含包含原边绕组N1、副边绕组N2、辅助绕组 Naux;所述恒压控制模块Con3包含电压采样端口VS、接地端口GND、输出端口OP;所述恒流控制模块Con2包含电流采样端口CS、接地端口GND、输出端口OP;所述有源功率因数校正控制模块Con1包含输出电流采样端口CS、输入电压采样端口VC、输出电压采样端口VS、输入电压采样公共端Com、接地端口GND、门极信号输出端口GATE;所述检测控制模块Con4包含电流采样端口CS、电压采样端口VS、恒压信号输入端口CV、恒流信号输入端口CC、接地端口GND、门极输出端口GATE;
所述单相交流输入电源Uin的一个输入端与所述单相整流桥DB1的一个交流输入端、所述有源功率因数校正控制模块Con1的电压采样端口VC相连;诉单相交流输入电源Uin的另一个输入端与所述单相整流桥DB1的另一个交流输入端、所述有源功率因数校正控制模块Con1的电压采样公共端Com相连;所述单相整流桥DB1的直流侧正输出端与所述第一电感L1相连;所述单相整流桥DB1的直流侧负输出端与所述第一电流采样电阻Rcs的一端相连;第一电流采样电阻Rcs的另一端与所述第一功率开关管S1、所述原边参考点GND1相连;所述第一电感L1的另一端与所述第一功率开关管S1的漏极、所述第一功率二极管D1的阳极相连;所述第一功率二极管D1的阴极与所述第一电容C1的正端、所述第一电压采样电阻Rvs1的一端、所述吸收电阻Rsn的一端、所述吸收电容Csn的一端、所述高频变压器T的原边绕组N1的非同名端相连;所述第一电容C1的负端与所述原边参考点GND1相连;所述第一电压采样电阻Rvs1的另一端与所述第二电压采样电阻的一端、所述有源功率因数校正控制模块Con1 的输出电压采样端口VS相连;所述第二采样电阻的另一端与所述原边电压参考点GND1相连;所述高频变压器T的原边绕组N1的同名端与所述吸收二极管 Dsn正极、所述第二功率开关管S2的漏极相连;所述吸收二极管Dsn负极与所述吸收电阻Rsn的另一端、所述吸收电阻Rsn的另一端相连;所述有源功率因数校正控制模块Con1的接地端口GND与所述原边参考点GDN1相连;所述有源功率因数校正控制模块Con1的门极信号输出端口GATE与所述第一功率开关管的门极相连;
所述高频变压器T的副边绕组N2的非同名端与副边参考点GND2相连;所述高频变压器T的副边绕组N2的同名端与所述第二功率二极管D2的阳极相连;所述第二功率二极管D2的阴极与所述第二电容C2的正极、N个LED的正极相连;所述第二电容C2的负极与所述N个LED的负极、所述副边参考点GND2 相连;
所述第二功率开关管S2的源极与所述恒流控制模块Con2的电流检测端口 CS、所述检测控制模块Con4的电流检测端口CS、所述第二电流采样电阻Rc 的一端相连;所述第二电流采样电阻Rc的另一端与所述原边参考点GND1相连;所述高频变压器T的辅助绕组Naux的非同名端与原边参考点GND1相连;诉高频变压器T的辅助绕组Naux的同名端与所述第三电压采样电阻Rv1的一端相连;所述第三电压采样电阻Rv1的另一端与所述第四采样电阻的一端、所述恒压控制模块Con3的电压检测端口VS、所述检测控制模块Con4的电压检测端口VS相连;所述第四电压采样电阻的另一端与所述原边参考点GND1相连;所述检测控制模块Con4的接地端口GND与所述原边参考点GND1相连;所述恒压控制模块Con3的接地端口GND与所述原边参考点GND1相连;所述恒流控制模块Con2的接地端口GND与所述原边参考点GND1相连;所述检测控制模块Con4的门极信号输出端口GATE与所述第二功率开关管的门极相连。
在本实施例中,所述单相交流输入电源Uin、所述单相整流桥DB1构成不控整流电路;所述第一电感L1、第一功率开关管S1、第一功率二极管D1、第一电容C1构成boost电路;所述第二功率开关管S2、高频变压器(T)第二功率二极管D2、第二电容C2、吸收电阻Rsn、吸收电容Csn、吸收二极管Dsn构成反激电路。
在本实施例中,所述的boost电路的工作模式包括DCM模式;所述的反激电路的工作模式包括DCM模式。
在本实施例中,所述有源功率因数校正控制模块Con1采用的控制方法为平均电流控制;所述恒流控制模块Con2采用的控制方法为基于电流反馈的PID控制;所述恒压控制模块Con3采用的控制方法为于电压反馈的PID控制。
在本实施例中,第一功率二极管D1、第二功率二极管D2均为功率肖特基二极管;所述吸收二极管Dsn为标准恢复二极管。
在本实施例中,所述第一电容C1为储能电解电容;所述第二电容C2、吸收电容Csn为高频电容。
在本实施例中,所述高频变压器T为反激型高频变压器,其原边绕组N1 与副边绕组N2、辅助绕组Naux的同名端是相反的,其原边绕组N1、辅助绕组 Naux与副边绕组N2之间设有屏蔽层。
在本实施例中,所述第一功率开关管S1和所述第二功率开关管S2均为功率MOSFET管;所述第一功率开关管S1和所述第二功率开关管S2相互独立工作;所述第一功率开关管S1由所述有源功率因数校正控制模块Con1控制;所述第二功率开关管S2由所述检测控制模块Con4的输出控制。
在本实施例中,所述高频变压器T的副边绕组N2的输出电压Uo为N个 LED负载供电。
在本实施例中,单相整流桥DB1为整流桥模块或由四个分立二极管搭建的整流桥。
在本实施例中,N个LED的排列方式为先串联再并联的形式;所述每个并联支路串联有r个LED,所述r大于等于1,共有m条并联支路,所述m大于等于2且m乘r等于N;当r等于1时,所述N个LED为并联形式。
如图2所示,本实施例的工作原理为:本发明的有电流自调整能力的LED 驱动电源电路,在初始阶段时为恒定电流输出,其输出电流由初始输出电流参考给定,使N个LED负载工作在最佳状态;在恒流运行过程中,LED驱动电源电路检测负载端电压的波动,当电压波动达到一定阈值时,驱动电源进入恒定电压输出模式,其输出电压为N个LED的最佳工作电压;待电流稳定之后,检测稳定状态的输出电流作为新的恒流参考值,并切换为恒定电流输出模式。
如图3所示,在本实施例中,有源功率因数校正控制模块(Con1)采用的是基于平均电流的boost电路有源功率因数校正控制;外环为输出电压环,内环为整流桥输出电流环。其中Uin为交流侧输入电压,Uref为有源功率因数校正电路输出电压参考值,Uout为有源功率因数校正电路输出电压,IL为有源功率因数校正电路电感电流,G为有源功率因数校正电路开关管门极控制信号,PI1 为第一PI控制器,PI2为第二PI控制器,Iw为电流波形参考,ΔU为输出电压误差,Ipref为电流幅值参考,Iref为输出电流参考,ΔI为输出电流误差。交流侧输入电压Uin经过绝对值运算器和放大器后得到电流波形参考Iw;输出电压参考值Uref减去输出电压Uout得到输出电压误差ΔU;输出电压误差通过第一PI控制器PI1后得到电流幅值参考Ipref;电流幅值参考Ipref与和电流波形参考Iw相乘得到输出电流参考值Iref;输出电流参考值Iref减去输出电流值IL得到输出电流误差ΔI;输出电流误差ΔI经过第二PI控制器PI2和限幅器后与锯齿波比较得到反激电路开关管门极控制信号G。通过双环控制,能使输入电流的相位准确跟踪输入电压相位,达到功率因数补偿的目的。
如图4所示,本实施例采用的有源功率因数校正控制输出电压具有纹波小,响应速度快的特点;如图5所示,输入电压和输入电流能较好地得到相位同步;如图6和图7所示,通过本实施例的有源功率因数补偿,本发明的有电流自调整能力的LED驱动电源电路的功率因数可达0.98以上,且电流畸变率为7.5%,即具有高PF低THD的特点。
如图8所示,在本实施例中,恒压控制模块Con3采用的是基于电压反馈的 PID控制,使得电压能迅速跟踪电压参考值;其中Uref为反激电路输出电压参考值,Uout为反激电路输出电压,ΔU为电压误差,G2为反激电路开关管门极控制信号,PI3为第三PI控制器;反激电路输出电压参考值Uref减去反激电路输出电压Uout得到电压误差ΔU,电压误差ΔU经过第三PI控制器PI3和限幅器后与锯齿波比较得到反激电路开关管门极控制信号G2。
如图9所示,在本实施例中,恒流控制模块Con2采用的是基于电流反馈的 PID控制,使得电流能迅速跟踪电压参考值;其中Iref为反激电路输出电流参考值,Iout为反激电路输出电流,G1为反激电路开关管门极控制信号,PI4为第四 PI控制器;反激电路输出电流参考值Iref减去反激电路输出电流Iout得到电流误差ΔI,电压误差ΔI经过第四PI控制器PI4和限幅器后与锯齿波比较得到反激电路开关管门极控制信号G1。
在本实施例中,检测控制模块Con4起到的作用是检测输出电压电流、控制驱动电路输出模式、更新恒流控制模块Con2电流参考值的作用;检测控制模块内部置有开关量S,当开关量S=0时,检测控制模块Con4将输出模式调整为恒流输出模式,当开关量S=1时,检测控制模块Con4将输出模式调整为恒压输出模式;当S=0时,若检测到输出电压波动超出阈值,将触发开关量跳转,进入恒压模式;当进入恒压模式时,检测控制模块Con4内置的定时器使得输出电流能周期性的被检测,当电流的波动低于阈值时,将触发输出电流值采样,并将采样值作为新的恒流模块Con2的参考值,然后进行开关量跳转;其具体的实现原理如图10,检测控制模块Con4与恒流控制模块Con2、恒压控制模块Con3 的相互配合,使得本发明的驱动电路输出电流能够自动调整。
如图11、图12所示驱动电路输出电压电流值仿真波形,在本仿真中0.5s 时刻发生了LED断路故障。在0.5s时刻驱动电源快速响应,检测到输出电压超出阈值,立刻将工作模式调整为恒压工作模式,通过延时、采样输出电流、装载电流参考值等一系列操作,驱动电源在0.83s附近将工作模式切换到恒定电流工作模式,此时的输出电流已经得到调整。如图13所示的开关量S的变化可以清楚得看出,本发明的有电流自调整能力的LED驱动电源电路的工作状态。
如图14为没有电流自调整能力的LED驱动电源与为本发明的具有电流自调整能力的LED驱动电源在发生LED断路故障时的输出电流仿真波形对比,其中输出电流2为本发明具有电流自调整能力的LED驱动电源的输出电流仿真曲线,输出电流1为没有电流自调整能力的LED驱动电源的输出电流仿真曲线。可以看出,本发明的具有电流自调整能力的LED驱动电源在LED发生断路故障时能快速反应,调整电流,避免LED长期工作在过大电流的状态。
综上所述,本发明的一种具有输出电流自调整能力的LED驱动电路,应对 LED断路造成其余并联支路电流长期增大的LED驱动方案。该方案可以在某支路LED发生断路时,自动调整LED驱动恒流模式的输出电流,有利于LED工作在优良的供电环境下。
Claims (10)
1.一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路,其特征在于:包括单相交流输入电源(Uin)、单相整流桥(DB1)、第一功率开关管(S1)、第二功率开关管(S2)、第一功率二极管(D1)、第二功率二极管(D2)、第一电感(L1)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、高频变压器(T)、第一电流采样电阻(Rcs)、第二电流采样电阻(Rc)、第一电压采样电阻(Rvs1)、第二电压采样电阻(Rvs2)、第三电压采样电阻(Rv1)、第四电压采样电阻(Rv2)、吸收电阻(Rsn)、吸收电容(Csn)、吸收二极管(Dsn)、有源功率因数校正控制模块(Con1)、恒流控制模块(Con2)、恒压控制模块(Con3)、检测控制模块(Con4)、原边参考点(GND1)、副边参考点(GND2)和N个LED,所述N为正整数;所述高频变压器(T)包含原边绕组(N1)、副边绕组(N2)、辅助绕组(Naux);所述恒压控制模块(Con3)包含电压采样端口(VS)、接地端口(GND)、输出端口(OP);所述恒流控制模块(Con2)包含电流采样端口(CS)、接地端口(GND)、输出端口(OP);所述有源功率因数校正控制模块(Con1)包含输出电流采样端口(CS)、输入电压采样端口(VC)、输出电压采样端口(VS)、输入电压采样公共端(Com)、接地端口(GND)、门极信号输出端口(GATE);所述检测控制模块(Con4)包含电流采样端口(CS)、电压采样端口(VS)、恒压信号输入端口(CV)、恒流信号输入端口(CC)、接地端口(GND)、门极输出端口(GATE);
所述单相交流输入电源(Uin)的一个输入端与所述单相整流桥(DB1)的一个交流输入端、所述有源功率因数校正控制模块(Con1)的输入电压采样端口(VC)相连;所述单相交流输入电源(Uin)的另一个输入端与所述单相整流桥(DB1)的另一个交流输入端、所述有源功率因数校正控制模块(Con1)的电压采样公共端(Com)相连;所述单相整流桥(DB1)的直流侧正输出端与所述第一电感(L1)相连;所述单相整流桥(DB1)的直流侧负输出端与所述第一电流采样电阻(Rcs)的一端、有源功率因数校正控制模块(Con1)的输出电流采样端口(CS)相连;第一电流采样电阻(Rcs)的另一端与所述第一功率开关管(S1)的源极、所述原边参考点(GND1)相连;所述第一电感(L1)的另一端与所述第一功率开关管(S1)的漏极、所述第一功率二极管(D1)的阳极相连;所述第一功率二极管(D1)的阴极与所述第一电容(C1)的正端、所述第一电压采样电阻(Rvs1)的一端、所述吸收电阻(Rsn)的一端、所述吸收电容(Csn)的一端、所述高频变压器(T)的原边绕组(N1)的非同名端相连;所述第一电容(C1)的负端与所述原边参考点(GND1)相连;所述第一电压采样电阻(Rvs1)的另一端与所述第二电压采样电阻的一端、所述有源功率因数校正控制模块(Con1)的输出电压采样端口(VS)相连;所述第二电压采样电阻的另一端与所述原边参考点(GND1)相连;所述高频变压器(T)的原边绕组(N1)的同名端与所述吸收二极管(Dsn)正极、所述第二功率开关管(S2)的漏极相连;所述吸收二极管(Dsn)负极与所述吸收电阻(Rsn)的另一端、所述吸收电容(Csn)的另一端相连;所述有源功率因数校正控制模块(Con1)的接地端口(GND)与所述原边参考点(GND1)相连;所述有源功率因数校正控制模块(Con1)的门极信号输出端口(GATE)与所述第一功率开关管的门极相连;
所述高频变压器(T)的副边绕组(N2)的非同名端与副边参考点(GND2)相连;所述高频变压器(T)的副边绕组(N2)的同名端与所述第二功率二极管(D2)的阳极相连;所述第二功率二极管(D2)的阴极与所述第二电容(C2)的正极、N个LED的正极相连;所述第二电容(C2)的负极与所述N个LED的负极、所述副边参考点(GND2)相连;
所述第二功率开关管(S2)的源极与所述恒流控制模块(Con2)的电流检测端口(CS)、所述检测控制模块(Con4)的电流检测端口(CS)、所述第二电流采样电阻(Rc)的一端相连;所述第二电流采样电阻(Rc)的另一端与所述原边参考点(GND1)相连;所述高频变压器(T)的辅助绕组(Naux)的非同名端与原边参考点(GND1)相连;所述高频变压器(T)的辅助绕组(Naux)的同名端与所述第三电压采样电阻(Rv1)的一端相连;所述第三电压采样电阻(Rv1)的另一端与所述第四电压采样电阻的一端、所述恒压控制模块(Con3)的电压检测端口(VS)、所述检测控制模块(Con4)的电压检测端口(VS)相连;所述第四电压采样电阻的另一端与所述原边参考点(GND1)相连;所述检测控制模块(Con4)的接地端口(GND)与所述原边参考点(GND1)相连;所述恒压控制模块(Con3)的接地端口(GND)与所述原边参考点(GND1)相连;所述恒流控制模块(Con2)的接地端口(GND)与所述原边参考点(GND1)相连;所述检测控制模块(Con4)的门极信号输出端口(GATE)与所述第二功率开关管的门极相连;所述检测控制模块(Con4)的恒压信号输入端口(CV)与恒压控制模块 (Con3)的输出端口 (OP)连接,所述检测控制模块(Con4)的恒流信号输入端口(CC)与恒流控制模块 (Con2) 的输出端口(OP) 连接。
2.根据权利要求1所述的一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路,其特征在于:所述单相交流输入电源(Uin)、所述单相整流桥(DB1)构成不控整流电路;所述第一电感(L1)、第一功率开关管(S1)、第一功率二极管(D1)、第一电容(C1)构成boost电路;所述第二功率开关管(S2)、高频变压器(T)、第二功率二极管(D2)、第二电容(C2)、吸收电阻(Rsn)、吸收电容(Csn)、吸收二极管(Dsn)构成反激电路。
3.根据权利要求2所述的一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路,其特征在于:所述的boost电路的工作模式包括电流断续模式;所述的反激电路的工作模式包括电流断续模式。
4.根据权利要求1所述的一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路,其特征在于:所述有源功率因数校正控制模块(Con1)采用的控制方法为平均电流控制;所述恒流控制模块(Con2)采用的控制方法为基于电流反馈的PID控制;所述恒压控制模块(Con3)采用的控制方法为基于电压反馈的PID控制。
5.根据权利要求1所述的一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路,其特征在于:第一功率二极管(D1)、第二功率二极管(D2)均为功率肖特基二极管;吸收二极管(Dsn)为标准恢复二极管。
6.根据权利要求1所述的一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路,其特征在于:所述第一电容(C1)为储能电解电容;所述第二电容(C2)、吸收电容(Csn)为高频电容。
7.根据权利要求1所述的一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路,其特征在于:所述高频变压器(T)为反激型高频变压器,其原边绕组(N1)与副边绕组(N2)、辅助绕组(Naux)的同名端是相反的,其原边绕组(N1)、辅助绕组(Naux)与副边绕组(N2)之间设有屏蔽层。
8.根据权利要求1所述的一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路,其特征在于:所述第一功率开关管(S1)和所述第二功率开关管(S2)均为功率MOSFET管;所述第一功率开关管(S1)和所述第二功率开关管(S2)相互独立工作;所述第一功率开关管(S1)由所述有源功率因数校正控制模块(Con1)控制;所述第二功率开关管(S2)由所述检测控制模块(Con4)的输出控制。
9.根据权利要求1所述的一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路,其特征在于:所述高频变压器(T)的副边绕组输出电压Uo为N个LED负载供电;所述单相整流桥(DB1)为整流桥模块或由四个分立二极管搭建的整流桥。
10.根据权利要求1所述的一种有输出电流自调整能力的LED驱动电路,其特征在于:所述N个LED的排列方式为先串联再并联的形式;其中每个并联支路串联有r个LED,所述r大于等于1,共有m条并联支路,所述m大于等于2且m乘r等于N;当r等于1时,所述N个LED为并联形式。
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Citations (8)
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|---|---|---|---|---|
| CN102014559A (zh) * | 2010-11-19 | 2011-04-13 | 宁波龙源照明电器有限公司 | 发光二极管光源驱动电源 |
| CN102105009A (zh) * | 2011-03-25 | 2011-06-22 | 上海新进半导体制造有限公司 | 高功率因数led驱动电源及其控制电路 |
| CN102215618A (zh) * | 2010-04-09 | 2011-10-12 | 复旦大学 | 一种自动调整输出亮度的led路灯驱动电路 |
| CN102917503A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-02-06 | 常州矽能电子科技有限公司 | 一种储能led驱动器系统 |
| CN104540271A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-22 | 广州怡泰照明电子科技有限公司 | 一种自适应型led驱动电路 |
| CN108135048A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-06-08 | 深圳市崧盛电子股份有限公司 | 一种恒功率控制驱动电路及驱动电源 |
| CN108513407A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-09-07 | 深圳市必易微电子有限公司 | 一种低频纹波抑制电路及控制方法 |
| CN108601146A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-09-28 | 福州大学 | 一种单级高功率因数和低输出纹波Flyback/Sepic LED驱动电路 |
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|---|---|---|---|---|
| CN102244964B (zh) * | 2011-07-07 | 2013-09-25 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 一种复合型多输出电源及其调节方法 |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102215618A (zh) * | 2010-04-09 | 2011-10-12 | 复旦大学 | 一种自动调整输出亮度的led路灯驱动电路 |
| CN102014559A (zh) * | 2010-11-19 | 2011-04-13 | 宁波龙源照明电器有限公司 | 发光二极管光源驱动电源 |
| CN102105009A (zh) * | 2011-03-25 | 2011-06-22 | 上海新进半导体制造有限公司 | 高功率因数led驱动电源及其控制电路 |
| CN102917503A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-02-06 | 常州矽能电子科技有限公司 | 一种储能led驱动器系统 |
| CN104540271A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-22 | 广州怡泰照明电子科技有限公司 | 一种自适应型led驱动电路 |
| CN108135048A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-06-08 | 深圳市崧盛电子股份有限公司 | 一种恒功率控制驱动电路及驱动电源 |
| CN108513407A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-09-07 | 深圳市必易微电子有限公司 | 一种低频纹波抑制电路及控制方法 |
| CN108601146A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-09-28 | 福州大学 | 一种单级高功率因数和低输出纹波Flyback/Sepic LED驱动电路 |
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