CN111818698A - 开关电源、电子镇流器及led驱动电路 - Google Patents

Abstract

一种开关电源、电子镇流器及LED驱动电源。所述开关电源包括：开关电路；所述开关电路中包括并联谐振子电路，所述并联谐振子电路适于产生谐振控制信号，通过所述谐振控制信号，控制所述LED负载的供电；其中，所述LED负载与可变电容电路串联后的支路，与所述并联谐振子电路并联；所述可变电容电路，适于在调光控制信号的控制下，调整电容值，以对所述LED负载进行调光。应用上述方案，可以更加便捷地对LED光源进行调光。

Description

开关电源、电子镇流器及LED驱动电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种开关电源、电子镇流器及LED驱动电源。

背景技术

在照明领域中，LED照明因其高光效率、长寿命等优点，已经在越来越多的应用场景中得到使用，传统荧光灯光源逐渐被LED光源所替代。

随着社会对节能和情景感受的要求越来越高，对照明系统能调光的要求也日益高涨。

由于LED光源需要直流恒流源供电，对其调光时，需要控制供电的电流大小，因此调光难度较大，用于传统荧光灯镇流器的自激拓扑很难实现。

目前，通常的做法是：选用专门的控制芯片，来实现对LED光源的调光。

然而，上述方法，会导致开关电源的成本高，线路复杂。

发明内容

本发明要解决的问题为：如何便捷地对LED光源进行调光。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种开关电源，其特征在于，包括：开关电路；所述开关电路中包括并联谐振子电路，所述并联谐振子电路适于产生谐振控制信号，通过所述谐振控制信号，控制LED负载的供电；

其中，所述LED负载与可变电容电路串联后的支路，与所述并联谐振子电路并联；所述可变电容电路，适于在调光控制信号的控制下，调整电容值，以对所述LED负载进行调光。

可选地，所述可变电容电路包括：第一电容；以及与所述第一电容并联的第一开关；其中，所述第一开关适于在所述调光控制信号的控制下，断开或闭合。

可选地，所述可变电容电路还包括：

第二电容，所述第二电容与所述LED负载串联，且与所述第一电容及第一开关组成的电路串联。

可选地，所述可变电容电路还包括：

第三电容，所述第三电容与所述第一开关串联，并与所述第一电容并联。

可选地，所述第一开关为以下任意一种：二极管、三极管、MOS管、可控硅开关、继电器开关。

可选地，所述开关电路还包括：

第一开关子电路，与直流电源输出端耦接，适于在所述谐振控制信号的控制下，断开或闭合；

第一直流转交流子电路，耦接于所述第一开关子电路及所述并联谐振子电路之间，适于将所述直流电源输出端输入的直流电源转换为交流电源，并输入至所述并联谐振子电路；

第一启动电路，与所述第一开关子电路连接，适于启动所述第一开关子电路的开关管；

所述并联谐振子电路通过第四电容，与所述直流电源输出端的正极耦接，通过第五电容，与所述直流电源输出端的负极耦接。

可选地，所述并联谐振子电路包括：第一谐振电感；与所述第一谐振电感并联的第一谐振电容；所述第一谐振电容，一端与所述第一直流转交流子电路耦接，另一端与所述第四电容及第五电容耦接。

可选地，所述开关电路还包括：

第二直流转交流子电路，与直流电源输出端耦接，适于将所述直流电源输出端输入的直流电源转换为交流电源，并输入至所述并联谐振子电路；

第二开关子电路，耦接于所述直流电源输出端及所述并联谐振子电路之间，适于在所述谐振控制信号的控制下，断开或闭合；

第二启动电路，与所述第二开关子电路连接，适于启动所述第二开关子电路的开关管。

可选地，所述并联谐振子电路包括：

第二谐振电感；

与所述第二谐电感串联的第三谐振电感；

第二谐振电容，与所述第二谐振电感及第三谐振电感所在支路并联；

所述第二开关子电路，与所述第二谐振电感及第三谐振电感连接。

可选地，所述开关电源还包括：信号转换电路，适于接收所述调光控制信号，并将所述调光控制信号转换为适于施加在所述可变电容电路上的电信号。

本发明实施例还提供了一种电子镇流器，所述电子镇流器包括上述任一种所述的开关电源。

本发明实施例还提供了一种LED驱动电路，所述LED驱动电路包括上述任一种所述的开关电源。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

应用本发明的方案，由于可变电容电路的电容值，可以在调光控制信号的控制下进行改变，相对于采用专用芯片来调整开关电路中开关管的工作频率及或占空比进行调光的方案，本发明中，仅通过改变LED负载串联电容的电容值，调光更加便捷。

进一步地，可变电容电路由电容及开关并联组成，相对于专用芯片进行调光的方案，调光所需成本更低。

附图说明

图1是本发明的一种可变电容电路的结构示意图；

图2是本发明的另一种可变电容电路的结构示意图；

图3是本发明的又一种可变电容电路的结构示意图；

图4是本发明的一种开关电源的结构示意图；

图5是本发明实施例中另一种开关电源的结构示意图；

图6是本发明实施例中一种信号转换电路的结构示意图。

具体实施方式

目前，大都是利用控制芯片来控制开关管的工作频率或占空比进行调光。具体地，通过调整开关管的工作频率或占空比来调整输出电流大小，从而实现控制输出电流，达到调光的目的，整个方案的成本较高、控制复杂。

针对上述问题，本发明的实施例中，所述LED负载串联的电容，为可变电容电路，所述可变电容电路的电容值，可以在调光控制信号的控制下进行改变，由此可以更加便捷地对LED负载进行调光。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细地说明。

参照图1至3，本发明实施例提供了一种开关电源，所述开关电源可以包括：开关电路；所述开关电路中包括并联谐振子电路11。

所述并联谐振子电路11适于产生谐振控制信号，通过所述谐振控制信号，控制所述LED负载12的供电；

其中，所述LED负载12与可变电容电路13串联后的支路，与所述并联谐振子电路11并联；所述可变电容电路13，适于在调光控制信号的控制下，调整电容值，以对所述LED负载12进行调光。

现有技术中，与LED负载12串联的电容，电容值是固定的。

而本发明的实施例中，与LED负载12串联的电容，电容值可变的。由于并联谐振子电路11两端的电压是固定的，可变电容电路13的阻抗远大于负载阻抗，故LED负载12的电流取决于可变电容电路13容值的大小，通过调整可变电容电路13的电容值，可以改变LED负载12的电流，达到对LED负载12进行调光的目的。

在具体实施中，所述可变电容电路13的电路结构可以存在多种，具体不作限制，只有所述可变电容电路13可以在调光控制信号的控制下，改变电容值即可。

在本发明的一实施例中，参照图1，所述可变电容电路13可以包括：第一电容C1，以与所述第一电容C1并联的第一开关SW1。其中，所述第一开关SW1适于在所述调光控制信号的控制下，断开或闭合。

在本发明的另一实施例中，参照图2，所述可变电容电路13还可以包括：第二电容C2，所述第二电容C2与所述LED负载12串联，且与所述第一电容C1及第一开关SW1组成的电路串联。

在本发明的又一实施例中，参照图3，所述可变电容电路13还可以包括：第三电容C3。所述第三电容C3与所述第一开关SW1串联，并与所述第一电容C1并联。

在具体实施中，所述第一开关SW1可以为以下任意一种：二极管、三极管、MOS管、可控硅开关、继电器开关。

可以理解的是，具体所述第一开关SW1类型如何，并不构成对本发明的限制，只要所述第一开关SW1能够在所述调光控制信号的控制下，断开或闭合，进而改变可变电容电路13的电容值即可。

在具体实施中，所述开关电源的具体结构可能存在多种，具体不作限制，只要所述开关电源中包含上述可变电容电路13，均在本发明的保护范围之内。

下面结合具体的开关电源电路进行详细说明：

参照图4，开关电路40可以为半桥线路，具体地，所述开关电路40可以包括：第一开关子电路，第一直流转交流子电路42，以及并联谐振子电路11。

其中：

所述第一开关子电路，与直流电源输出端耦接，适于在所述谐振控制信号的控制下，断开或闭合；

第一直流转交流子电路42，耦接于所述第一开关子电路及所述并联谐振子电路43之间，适于将所述直流电源输出端输入的直流电源转换为交流电源，并输入至所述并联谐振子电路11；

第一启动电路43，与所述第一开关子电路连接，适于启动所述第一开关子电路的开关管；

所述并联谐振子电路11通过第四电容C4，与所述直流电源输出端的正极耦接，通过第五电容C5，与所述直流电源输出端的负极耦接。

在本发明的一实施例中，参照图1至图3，以及图4，所述并联谐振子电路11可以包括：第一谐振电感T1A，以及与所述第一谐振电感T1A并联的第一谐振电容C6；

所述第一谐振电容C6，一端与所述第一直流转交流子电路42耦接，另一端与所述第四电容C4及第五电容C5耦接。

在本发明的一实施例中，所述第一开关子电路可以包括第一开关模块411及第二开关模块412。其中，所述第一开关模块411可以包括：第一开关管Q1、第一二极管D1、第三二极管D3、第一电阻R1，第一绕组T1C。所述第二开关模块412可以包括：第二开关管Q2、第二二极管D2、第四二极管D4、第二电阻R2、第二绕组T1D。第一绕组T1C及第二绕组T1D，与第一谐振电感T1A，为同一变压器的绕组。第二开关管Q2的栅极与第一启动电路43连接。

在本发明的一实施例中，第一直流转交流子电路42可以包括位于同一变压器内的第三绕组T2A及第四绕组T2B。

在具体实施中，直流电源输出端输出的直流电源，施加在第七电容C7的两端。第一启动电路43首先向第二开关管Q2的栅极施加电压，使得第二开关管Q2导通。施加在第七电容C7上的直流电压，经第四绕组T2B转换为交流电压，并施加在并联谐振子电路11上。

此时，为LED负载12供电的回路为：第七电容C7→第二开关模块412→第四绕组T2B→并联谐振子电路11→第四电容C4。

并联谐振子电路11被施加电压后，第一谐振电感T1A及第一谐振电容C6振荡产生谐振控制信号。所述谐振控制信号使得第一谐振电感T1A上的电压耦合至第一绕组T1C上。第一绕组T1C上获得的交流电压，经第一电阻R1及第三二极管D3，转换为直流电压，并施加在第一开关管Q1的栅极，使得第一开关管Q1导通。

此时，为LED负载12供电的回路为：第七电容C7→第一开关模块411→第三绕组T2A→并联谐振子电路11→第五电容C5。

在具体实施中，第一启动电路43控制第二开关管Q2导通后，不再对第二开关管Q2进行控制。后续通过所述谐振控制信号，可以使得第一谐振电感T1A上的电压耦合至第二绕组T1D，第二绕组T1D上获得的交流电压经第二电阻R2及第四二极管D4转换为直流电源后，输入至第二开关管Q2的栅极，控制第二开关管Q2导通，从而变更为LED负载12供电的回路。

通过调光控制信号，控制第一开关SW1断开或闭合，从而可以改变LED负载12串联电容的电容值，从而改变LED负载12的电流，达到调光的目的。

需要说明的是，在具体实施中，第一谐振电感T1A所在的变压器可以为隔离变压器，也可以为非隔离变压器，具体不作限制。

参照图5，所述开关电路50可以为推挽线路。具体地，所述开关电路50可以包括：第二直流转交流子电路52及第二开关子电路。其中：

所述第二直流转交流子电路52，与直流电源输出端耦接，适于将所述直流电源输出端输入的直流电源转换为交流电源，并输入至所述并联谐振子电路11；

第二开关子电路，耦接于所述直流电源输出端及所述并联谐振子电路11之间，适于在所述谐振控制信号的控制下，断开或闭合；

第二启动电路53，与所述第二开关子电路连接，适于启动所述第二开关子电路的开关管。

在本发明的一实施例中，参照图5，所述并联谐振子电路11可以包括：

第二谐振电感T3A；

与所述第二谐电感T3A串联的第三谐振电感T3B；

第二谐振电容C8，与所述第二谐振电感T3A及第三谐振电感T3B所在支路并联；

所述第二开关子电路，与所述第二谐振电感T3A及第三谐振电感T3B连接。

在本发明的一实施例中，所述第二开关子电路可以包括：第三开关模块511及第四开关模块512。其中，第三开关模块511可以包括：第三开关管Q3、第五二极管D5、第七二极管D7、第三电阻R3，第五绕组T3C。所述第二开关模块412可以包括：第四开关管Q4、第六二极管D6、第八二极管D8、第四电阻R4。第五绕组T3C与第二谐振电感T3A及第三谐振电感T3B，为同一变压器的绕组。第二开关管Q2的栅极与第二启动电路53连接。

在具体实施中，直流电源输出端输出的直流电源，施加在第九电容C9的两端。第二启动电路53首先向第四开关管Q4的栅极施加电压，使得第四开关管Q4导通。施加在第九电容C9上的直流电源，经第二直流转交流子电路52，转换为交流电压，并施加在并联谐振子电路11上。

并联谐振子电路11被施加电压后，第二谐振电感T3A及第三谐振电感T3B，与第二谐振电容C8振荡产生谐振控制信号。所述谐振控制信号使得第二谐振电感T3A及第三谐振电感T3B上的电压，耦合至第五绕组T3C上。第五绕组T3C上获得的交流电压，经第三电阻R3及第七二极管D7，转换为直流电源，并施加在第三开关管Q3的栅极，使得第三开关管Q3导通。

此时，第三开关模块511、并联谐振子电路11及第四开关模块512，形成为LED负载12供电的回路。

在具体实施中，第二启动电路53控制第四开关管Q4导通后，不再对第四开关管Q4进行控制。

通过调光控制信号，控制第一开关SW1断开或闭合，从而可以改变LED负载12串联电容的电容值，从而改变LED负载12的电流，达到调光的目的。

在本发明的另一实施例中，所述开关电路也可以为全桥线路。

可以理解的是，在本发明的实施例中，所述开关电路的具体结构不受限制，只有所述开关电路中包含上述可变电容电路13，均在本发明的保护范围之内。

在本发明的一实施例中，所述开关电源还可以包括：信号转换电路，适于接收所述调光控制信号，并将所述调光控制信号转换为适于施加在所述可变电容电路上的电信号。

具体地，以可变电容电路13中第一开关为继电器开关为例，参照图6，所述信号转换电路60可以包括整流子电路61，滤波子电路62，及信号转换子电路63，以及控制子电路。

其中，所述整流子电路61由两个并联连接的二极管对DS51及DS52组成。所述滤波子电路62包括滤波电容CS50。结合图4，第一谐振电感T1A获得的电压耦合第六绕组T1E后，经整流子电路61整流，再经滤波子电路62滤波后，施加在信号转换子电路63两端。

信号转换子电路63可以包括：钳位二极管ZS50，第五电阻RS53，第十电容CS51，第六电阻RS52，第七电阻RS51，及第五开关管QS51。其中，钳位二极管ZS50与调光信号输出端(D+和D-)连接，第五电阻RS53与钳位二极管ZS50串联连接，第十电容CS51与钳位二极管ZS50及第五电阻RS53并联连接。第六电阻RS52与第十电容CS51与钳位二极管ZS50连接。第七电阻RS51与第五开关管QS51漏极连接。

控制子电路可以包括：第六开关管QS50，第十一电容CS52，第九二极管DS53。当所述可变电容电路13中第一开关为继电器开关时，所述控制子电路还可以包括继电器的控制线圈REA。

结合图4，当调光信号电压低于钳位二极管ZS50的钳位电压时，第五开关管QS51处于截止状态，第六开关管QS50处于导通状态，继电器的控制线圈REA接通，继电器开关REB闭合，第一电容C1被短路，则LED负载12电流仅受第二电容C2限制；

当调光信号电压高于钳位二极管ZS50的钳位电压时，第五开关管QS51处于导通状态，第六开关管QS50处于截止状态，继电器的控制线圈REA断开，第一开关SW1打开，第一电容C1被接入电路中，则LED负载12电流受第一电容C1和第二电容C2串联后的容值限制，而第一电容C1和第二电容C2的串联容值第二电容C2的容值，整个LED负载12支路的阻抗增大，输出电流将减小。LED负载12电流随之减小，灯管亮度降低，实现调暗的目的。

在具体实施中，所述调光控制信号可以为0-10V控制信号，也可以为可控硅调光信号或运动传感器信号等，具体不作限制。

在具体实施中，所述调光控制信号可以是无线控制信号，例如WIFI、蓝牙等。可变电容电路13中的第一电容C1的容值，可以根据负载调光需要选择，可以是一颗电容组成的，也可以多颗电容组成的。

由上述内容可知，本发明实施例中的开关电源，可以适用于传统荧光灯电子镇流器，将与LED负载串联的固定电压更换为可变电容电路，无需专用芯片来改变开关管的占空比及频率，即可实现调光功能。本发明的方案，是独立于控制芯片之外的线路，不受控制芯片限制，故调光更加方便，使用简单，成本低，系统可靠性高。

本发明实施例还提供了一种电子镇流器，所述电子镇流器可以包括上述实施例中任一种的开关电源。

本发明实施例还提供了一种LED驱动电路，所述LED驱动电路可以包括上述实施例中任一种的开关电源。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种开关电源，其特征在于，包括：开关电路；所述开关电路中包括并联谐振子电路，所述并联谐振子电路适于产生谐振控制信号，通过所述谐振控制信号，控制LED负载的供电；

其中，所述LED负载与可变电容电路串联后的支路，与所述并联谐振子电路并联；所述可变电容电路，适于在调光控制信号的控制下，调整电容值，以对所述LED负载进行调光。

2.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述可变电容电路包括：

第一电容；

以及与所述第一电容并联的第一开关；

其中，所述第一开关适于在所述调光控制信号的控制下，断开或闭合。

3.如权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述可变电容电路还包括：

第二电容，所述第二电容与所述LED负载串联，且与所述第一电容及第一开关组成的电路串联。

4.如权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述可变电容电路还包括：

第三电容，所述第三电容与所述第一开关串联，并与所述第一电容并联。

5.如权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述第一开关为以下任意一种：二极管、三极管、MOS管、可控硅开关、继电器开关。

6.如权利要求1至5任一项所述的开关电源，其特征在于，所述开关电路还包括：

第一开关子电路，与直流电源输出端耦接，适于在所述谐振控制信号的控制下，断开或闭合；

第一直流转交流子电路，耦接于所述第一开关子电路及所述并联谐振子电路之间，适于将所述直流电源输出端输入的直流电源转换为交流电源，并输入至所述并联谐振子电路；

第一启动电路，与所述第一开关子电路连接，适于启动所述第一开关子电路的开关管；

所述并联谐振子电路通过第四电容，与所述直流电源输出端的正极耦接，通过第五电容，与所述直流电源输出端的负极耦接。

7.如权利要求6所述的开关电源，其特征在于，所述并联谐振子电路包括：

第一谐振电感；

与所述第一谐振电感并联的第一谐振电容；

所述第一谐振电容，一端与所述第一直流转交流子电路耦接，另一端与所述第四电容及第五电容耦接。

8.如权利要求1至5任一项所述的开关电源，其特征在于，所述开关电路还包括：

第二直流转交流子电路，与直流电源输出端耦接，适于将所述直流电源输出端输入的直流电源转换为交流电源，并输入至所述并联谐振子电路；

第二开关子电路，耦接于所述直流电源输出端及所述并联谐振子电路之间，适于在所述谐振控制信号的控制下，断开或闭合；

第二启动电路，与所述第二开关子电路连接，适于启动所述第二开关子电路的开关管。

9.如权利要求8所述的开关电源，其特征在于，所述并联谐振子电路包括：

第二谐振电感；

与所述第二谐电感串联的第三谐振电感；

第二谐振电容，与所述第二谐振电感及第三谐振电感所在支路并联；

所述第二开关子电路，与所述第二谐振电感及第三谐振电感连接。

10.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，还包括：信号转换电路，适于接收所述调光控制信号，并将所述调光控制信号转换为适于施加在所述可变电容电路上的电信号。

11.一种电子镇流器，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的开关电源。

12.一种LED驱动电路，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的开关电源。

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