非隔离驱动电路的制作方法

本实用新型涉及驱动电源，尤其涉及非隔离驱动电路。

背景技术：

led作为新一代的光源，由于其具有高亮度、低耗能、使用寿命长等优点而被广泛应用于不同领域，例如应用于广告牌、路边照明、屋内装饰等方面。

led工作需要驱动电源，一般驱动电源分为隔离与非隔离两种，非隔离电源的输入端与输出端直接连接，电能在中途没有转换成其他类别的能量，转换效率高，而且成本较低；隔离电源的输入端与输出端隔离，电能在中途转换为其他类别的能量，如具有隔离变压器的隔离电源，供电过程中会发生电能-磁能-电能的转换，转换效率较低，并且结构复杂，成本较高。

现有技术中，参考图1和图2，常见的非隔离驱动电路，mos管q1(开关芯片u1)导通时，外部电源对外部负载供电并且对电感l2(电感l4)充能，在mos管q1(开关芯片u1)截断时，电感l2(电感l4)通过二极管d2(二极管d5)与外部负载形成回路释能输出电流，令外部负载能够继续工作，电容c2(电容c4)进行滤波以减少电压和电流的波动，让外部负载更稳定工作。而在上述过程中，在mos管q1(开关芯片u1)截断的瞬间，电感l2(电感l4)产生较大的反向电压，对mos管q1(开关芯片u1)的耐压要求较高，并且电感l2(电感l4)释能输出的电流较小。

非隔离电源由于电路结构原因，一般只能输出高电压低电流，不能满足电流需求大的负载，而采用隔离电源能够满足电流大的需求，但是存在制作成本高，转换效率低的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供非隔离驱动电路，其能够输出大电流并且转换效率高。

本实用新型解决其技术问题提供的技术方案是：非隔离驱动电路，包括：

开关单元，能够与外部电源连接；

储能单元，所述开关单元、所述储能单元、外部电源以及外部负载能够形成储能供电回路，所述储能单元以及外部负载能够形成释能供电回路；

电流补偿单元，与所述储能单元连接以在所述储能单元释能时产生补偿电流，所述电流补偿单元与外部负载能够形成释能补偿回路。

优选地，所述储能单元包括第一电感,所述电流补偿单元包括耦合电路，所述耦合电路与所述第一电感耦合以在第一电感释能时产生补偿电流，所述耦合电路的输出端能够与外部负载连接。

优选地，所述耦合电路包括第二电感以及辅助二极管，所述第一电感与所述第二电感耦合，所述辅助二极管与所述第二电感串联形成串联电路，所述串联电路靠近所述二极管阴极的一端与外部负载的正极连接，所述串联电路的另一端与外部负载的负极连接。

优选地，所述第一电感的匝数多于所述第二电感的匝数。

优选地，还包括滤波单元，所述第一电感通过所述滤波单元与外部负载连接。

优选地，还包括续流二极管,所述续流二极管的阴极与外部电源连接，所述续流二极管的阳极与所述第一电感或外部负载连接。

优选地，还包括吸收电路，所述吸收电路的一端与所述开关单元连接，所述吸收电路的另一端与外部负载连接。

优选地，所述吸收电路包括吸收电容以及吸收电阻，所述吸收电容与所述吸收电阻并联。

优选地，所述开关单元包括开关管q2，所述滤波单元包括滤波电容；

所述开关管q2的输入端分别与所述第一电感的一端以及所述续流二极管的阳极连接，所述开关管q2的控制端与外部控制信号连接，所述开关管q2的输出端与外部电源的负极连接或接地；

所述续流二极管的阴极与分别与所述吸收电容的一端以及吸收电阻的一端连接；

所述吸收电阻的另一端分别与所述吸收电容的另一端、所述辅助二极管的阴极、外部电源、滤波电容的一端以及外部负载的正极连接；

所述辅助二极管的阳极与所述第二电感的一端连接；

所述第二电感的同名端分别与所述第一电感的同名端、滤波电容的另一端以及外部负载的负极连接。

优选地，所述开关单元包括开关芯片u2，所述滤波单元包括滤波电容；

所述开关芯片u1的输入端与外部电源的正极连接，所述开关芯片u1的输出端分别与所述吸收电容的一端、所述吸收电阻的一端以及所述第一电感的一端连接；

所述吸收电容的另一端分别与所述吸收电阻的另一端以及所述续流二极管的阴极连接；

所述续流二极管的阳极极分别与所述辅助二极管的阳极、所述滤波电容的一端、外部电源的负极以及外部负载的负极连接；

所述辅助二极管的阴极与所述第二电感的一端连接；

所述第二电感的同名端分别与所述第一电感的同名端、所述滤波电容的另一端以及外部负载的正极连接。

本实用新型的有益效果是：开关单元周期性地通断，在开关单元导通时，储能单元在储能供电回路中储能，在开关单元截断时，在释能供电回路中释能。储能单元周期性地储能和释能，形成微小波动的直流电对外部负载供电，在储能单元释能时，通过电流补偿单元产生补偿电流，并且电流补偿单元与外部负载形成释能补偿回路，使得储能单元释能产生的电流与补偿电流叠加形成更大的电流对外部负载供电，进而能够驱动电流需求大的外部负载，满足使用需求，并且具有电能转换效率高，制作成本低的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是现有非隔离驱动电路的一种实施方式；

图2是现有非隔离驱动电路的另一种实施方式；

图3是本实用新型的一种实施方式；

图4是本实用新型的另一种实施方式。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型的较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

参照图3和图4，本实用新型提供的非隔离驱动电路，包括：

开关单元10，能够与外部电源连接；

储能单元20，开关单元10、储能单元20、外部电源以及外部负载能够形成储能供电回路，储能单元20以及外部负载能够形成释能供电回路；

电流补偿单元40，与储能单元20连接以在储能单元20释能时产生补偿电流，电流补偿单元40与外部负载能够形成释能补偿回路。

开关单元10周期性地通断，在开关单元10导通时，储能单元20在储能供电回路中储能，在开关单元10截断时，在释能供电回路中释能。储能单元20周期性地储能和释能，形成微小波动的直流电对外部负载供电，在储能单元20释能时，通过电流补偿单元40产生补偿电流，并且电流补偿单元40与外部负载形成释能补偿回路，使得储能单元20释能产生的电流与补偿电流叠加形成更大的电流对外部负载供电，进而能够驱动电流需求大的外部负载，满足使用需求，并且具有电能转换效率高，制作成本低的优点。

开关单元10可以是如图3所示的三极管、mos管等开关管，开关管的控制端与pwm等控制信号连接以周期性地通断；亦可以是如图4所示的开关芯片，开关芯片亦是周期性地通断使外部电源对储能单元20充能。储能单元20可以是rl电路等。

参考图3和图4，作为优选的实施方式，储能单元20包括第一电感21,电流补偿单元40包括耦合电路，耦合电路与第一电感21耦合以在第一电感21释能时产生补偿电流，耦合电路的输出端能够与外部负载连接。储能单元20为第一电感21，并且通过耦合电路与第一电感21耦合方式，能够通过无源器件便能够实现产生补偿电流的效果，结构简单，容易实现。

参考图3和图4，作为耦合电路的优选实施方式，耦合电路包括第二电感41以及辅助二极管42，第一电感21与第二电感41耦合，辅助二极管42与第二电感41串联形成串联电路，串联电路靠近二极管阴极的一端与外部负载的正极连接，串联电路的另一端与外部负载的负极连接。

当开关单元10导通时，储能供电回路工作，外部电源对外部负载供电，并且外部电源对第一电感21充能，由于辅助二极管42的单向导通特性，使得第二电感41没有电流经过，当开关单元10截断时，第一电感21释能输出电流，释能供电回路工作，由于第一电感21与第二电感41耦合，第二电感41在互感作用产生补偿电流，释能补偿回路亦进行工作，第一电感21的输出电流与补偿电流叠加并流向外部负载，达到增大供向外部负载电流的效果，并且由于第一电感21储存的能量部分转移到第二电感41成为感应电流，第一电感21的反向电压减小，降低对开关单元10的耐压要求，有利于保护开关单元10和其他电路中的器件避免被高电压损坏。

为了进一步增大补偿电流的大小，第一电感21的匝数多于第二电感41的匝数。第一电感21的匝数比第二电感41的匝数多，感应电流大小与匝数成反比，因此第二电感41中产生的感应电流即补偿电流比第一电感21输出的电流大，两种电流叠加时形成更大的电流，并且有利于减少第一电感21产生的反向电压，以避免反向高电压损坏电路中其他的器件。

参考图3和图4，为了使对外部负载供电更加平稳，还包括滤波单元30，第一电感21通过滤波单元30与外部负载连接。由于第一电感21储能释能会产生微小波动，通过滤波单元30对电压、电流进行滤波，使得电压、电流更加平缓稳定，有利于外部负载正常工作。

参考图3和图4，作为优选的实施方式，还包括续流二极管50,续流二极管50的阴极与外部电源连接，续流二极管50的阳极与第一电感21或外部负载连接。在开关单元10截断时，第一电感21能够通过续流二极管50与外部负载形成释能供电回路，以释放储存的能量形成输出电流。图3和图4是在类似降压斩波电路中的实施方式，需要续流二极管50以在第一电感21释能时与外部负载形成回路，在其他类似升压斩波电路的实施方式中，第一电感21释能时能够直接与外部负载形成释能供电回路的情况下，续流二极管50能够省略。

为了能够更加稳定地工作，还包括吸收电路60，吸收电路60的一端与开关单元10连接，吸收电路60的另一端与外部负载连接。通过吸收电路60缓和开关单元10通断时产生的电压、电流波动，以保护电路中的器件，避免损坏，进而提高电路的可靠性。吸收电路60可以是rl电路或lc电路等。

参考图3和图4，作为吸收电路60的优选实施方式，吸收电路60包括吸收电容61以及吸收电阻62，吸收电容61与吸收电阻62并联。吸收电容61和吸收电阻62并联形成rc电路，结构简单，体积较小。

参考图3，作为本实用新型的一个具体实施方式，开关单元10包括开关管q2，滤波单元30包括滤波电容31；

开关管q2的输入端分别与第一电感21的一端以及续流二极管50的阳极连接，开关管q2的控制端与外部控制信号连接，开关管q2的输出端与外部电源的负极连接或接地；

续流二极管50的阴极与分别与吸收电容61的一端以及吸收电阻62的一端连接；

吸收电阻62的另一端分别与吸收电容61的另一端、辅助二极管42的阴极、外部电源、滤波电容31的一端以及外部负载的正极连接；

辅助二极管42的阳极与第二电感41的一端连接；

第二电感41的同名端分别与第一电感21的同名端、滤波电容31的另一端以及外部负载的负极连接。

工作时，外部电源输入直流电压，pwm控制开关管q2周期性地通断，在开关管q2导通时，外部电源输入电流对外部负载供电，并且同时对第一电感21充能，此时，辅助二极管42反向截止，第二电感41没有电流流过。在开关管q2截止时，开关管q2处相当于断路，外部电源不对外部负载进行供电，第一电感21释能输出电流，通过续流二极管50将电流输出至外部负载，此时，因为互感作用并且第二电感41的匝数比第一电感21的匝数少，第二电感41的感应电流即补偿电流比第一电感21大，第二电感41产生的补偿电流经过辅助二极管42流向外部负载，第一电感21输出电流与补偿电流叠加形成更大的电流对外部负载供电。吸收电容61以及吸收电阻62缓和开关管q2通断瞬间产生的电压波动和电流波动，滤波电容31能够缓和第一电感21储能和释能产生的电压波动和电力波动。

参考图4，是本实用新型的另外一种具体实施方式，开关单元10包括开关芯片u2，滤波单元30包括滤波电容31；

开关芯片u1的输入端与外部电源的正极连接，开关芯片u1的输出端分别与吸收电容61的一端、吸收电阻62的一端以及第一电感21的一端连接；

吸收电容61的另一端分别与吸收电阻62的另一端以及续流二极管50的阴极连接；

续流二极管50的阳极极分别与辅助二极管42的阳极、滤波电容31的一端、外部电源的负极以及外部负载的负极连接；

辅助二极管42的阴极与第二电感41的一端连接；

第二电感41的同名端分别与第一电感21的同名端、滤波电容31的另一端以及外部负载的正极连接。

工作时，外部电源对开关芯片u2进行供电，开关芯片u2导通时，开关芯片u2输出电流对外部负载供电，同时对第一电感21充能，辅助二极管42反向截止令第二电感41没有电流通过。开关芯片u2截断时不输出电流，第一电感21通过续流二极管50与外部负载形成释能供电回路，此时第二电感41产生感应电流即补偿电流，辅助二极管42导通，第二电感41、辅助二极管42与外部负载形成释能补偿回路，第一电感21输出的电流与第二电感41产生的补偿电流叠加共同对外部负载供电。吸收电容61与吸收电阻62缓和电路中因开关芯片u2通断形成的电流波动，滤波电容31缓和流向外部负载的电流波动。

上述实施例只是本实用新型的优选方案，本实用新型还可有其他实施方案。本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。