和第一开关电容Csi的正极均与X中变压器T副边正 极相连接;第一开关管Si的漏极与第一开关电容Csl的负极相连接;第一开关管Si的源极和 第一隔直电容Cbi的负极均与第一电感b首端相连接;第一电感^末端与第一二极管D1的正 极、第二二极管D2的负极相连接;第一二极管D1的负极与第一输出滤波电容Cdi的正极和第 一 LED串1的正极相连接;第一 LED串1的负极、第二LED串2的负极、第一输出滤波电容Cdi的负 极、第二输出滤波电容C〇2的负极、第二二极管D2的正极、第四二极管D4的正极均与地 (Ground)相连接。第Ξ二极管D3的负极与与第二输出滤波电容C〇2的正极和第二L抓串2的正 极相连接;第Ξ二极管D3的正极和第四二极管的负极均与变压器T副边的负极相连接。
[0037] 通过所述半桥逆变单元X产生固定频率fs和50%占空比的方波电压，由均流可控 开关电容控制的可调光两路LED均流驱动单元Y对所述方波电压进行滤波、隔直、调控与均 衡，为第一 LED串1和第二LED串2提供均衡的驱动电流及调光。
[0038] 下面W如图2所示的均流可控开关电容see工作周期波形图，结合图3所示的稳态 工作波形图、图4和图5所示的各模态简化等效电路图和图6所示的稳态简化等效图说明本 实用新型的具体工作原理。
[0039] 首先，see等效电容值与电容一个周期内的电荷量Q成正比，开关电容see的等效电 容公式如式（1)，占空比D的控制范围是：[5,0.5+6]。等效电容最大值〔69。3、=灯1+〔31，最小值 Ceqlmin二Cbl。δ角为电压Vsl相角超自U于输出电流isl角度。
[0040] W下分析把均流可控开关电容等效替换为等效电容Ceql分析，电路具体模态分析 如下：
[0041] 1)模态l(to-ti):在此模态内，第一二极管化、第四二极管D4导通，电流isl给输出 第一滤波电容Col充电及给第一Lm)串1供电；第二二极管化、第Ξ二极管化关断，第二Lm)串2 由输出第二滤波电容Co2供电驱动。
[0042] 2)模态2(ti-t2):在此模态内，第二二极管化、第Ξ二极管化导通，电流isl给输出 第二滤波电容C。流电及给第二LED串2供电；第一二极管Di、第四〇4关断，第一 LED串1由输出 第一滤波电容Col供电驱动。
[0043] 由电容的安秒平衡特性，电容在一个工作周期内充放电平衡，即正负半周期通过 的电容Ceqi的电荷量相等(Qi =化）。两路L邸串输出电流如式(2)所示，可W实现输出电流的 自动均衡，式中Ts为半桥开关周期。
[0044]
(2)
[0045] 其中，Iled功第一LED串1的电流；Iled2为第二LED串2的电流;Ts为半桥开关周期;Qi 为电容在一个工作周期内正半周期的电荷量;Q2为电容在一个工作周期内负半周期的电荷 量。
[0046] 等效电容Ceqi与第一电感^都包含直流分量和交流分量。为简化分析，采用FHA (First Harmonic Approximation)分析方法，把等效电容Ceqi与第一电感1^1中的直流分量 分离出为直流电压Vceql和化1，等效电容Ceql与第一电感b中只存在于交流成分。两个模态简 化等效图分别如图4和图5所示。由变压器T副边的伏秒平衡特性可W得到式(3):
[0047] (Vceql+VLl+Vol) (tl_t〇) =-(Vceql+化广Vo2) (t2_tl)， （3)
[0048] 其中，Vceq功等效电容Ceql的直流电压分量;Vli为第一电感1^1的直流电压分量;Voi 为第一LED串1的输出电压;V〇2为第二LED串2的输出电压;to为图3中变压器T电流isi第一次 由负转正的过零点时间，tl为图3中变压器T电流isi由正转负的过零点时间；t2为图3中变压 器T电流isl第二次由负转正的过零点时间。
[0049] 由式(3 )可得电容Ceql与电感。中的直流分量Vceql和化1的和为：
[0050]
(4)
[0051] 其中，Vwq功等效电容Ceqi的直流电压分量;Vli为第一电感^的直流电压分量;Voi 为第一 LED串1的输出电压;V〇2为第二LED串2的输出电压。
[0化2]图4和图5中v'sl的正向电压v'slp、负向电压V'slnW及v'sl;假设变压器原副边应数 比为1:1，则Vsl为幅值为Vin/2、周期为Ts的方波;v'sl为幅值为(￥。1+￥。2)/2、周期为了3的方波， 但是方波Vsl和V'sl相位不一致。V'sl可等效为交流电阻Ra。，电路稳态工作下可简化等效为图 6。其中等效电容Ceql和第一电感^只包含交流分量。可得：
[005：3]
巧）
[0054] 其中，V。为第一LED串1和第二LED串2的等效输出电压；Iled为第一LED串1和第二 LED串巧区动电流的平均值;Vo功第一 LED串1的输出电压;V〇2为第二LED串2的输出电压;Rled 为第一 LED串1和第二LED串2的等效电阻。
[0055] 由式(5)可得V -S1等效交流电阻Rac表达式为：
[0056]
(6)
[0化7] 其中，化ED为第一 Lm)串1和第二Lm)串2的等效电阻;v'sl.max为变压器Τ输出电压的 最大值;isl.rms为变压器Τ输出电流的平均值。
[0058] 在FHA分析方法下，由正弦稳态电路计算规律，可算得电路稳态电流isl.max为：
[0059]
(7)
[0060] 其中，Vin为输入直流电压值，Voi是第一 L抓串1输出电压值、V〇2第一 L抓串1输出电 压值，fs为半桥开关频率，Ll为第一电感的电感值，Ceq为可控开关电容SCC的等效电容值； Vsl. max为变压器T输出电压的最大值;&为输出等效阻抗。
[0061 ] 从式(7)和式(9)可解得ILEDI公式为：
[0062]
(8)
[00创其中，Vin为输入直流电压值，Voi是第一 L抓串1输出电压值、V02第一 L抓串1输出电 压值，fs为半桥开关频率，Ll为第一电感的电感值，Ceq为可控开关电容SCC的等效电容值； Iled功第一 LED串1的电流；ILED2为第二LED串2的电流。
[0064] 从式(8)可W得两路L抓串驱动电流可W实现自动均流;均流可控开关电容SCC等 效电容Ceql调控下可W改变驱动电流的值，W实现L邸串的调光。
[0065] 上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述 实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于均流可控开关电容控制的可调光LED驱动电路，其特征在于，包括：相互连 接的半桥逆变单元(X)和均流可控开关电容控制的可调光两路LED均流驱动单元(Y)，所述 均流可控开关电容控制的可调光两路LED均流驱动单元(Y)具有均流可控开关电容(SCC); 所述半桥逆变单元(X)包括:第一开关MOS管(Gh)、第二开关MOS管(Q2)、第一电容(&)和 第二电容(C2)和变压器(T);其中，第一开关MOS管(Qi)的漏极与第一电容(Cl)的正极均与直 流电源正极相连接;第一电容(C〇的负极与第二电容（C 2)的正极相连接；第一开关MOS管 (Qi)的源极和第二开关MOS管(Q2)的漏极相连接；第二开关MOS管（Q 2)的源极与第二电容 (C2)的负极均与电源负极相连接;变压器(T)的原边正极与第一开关MOS管(QJ的源极相连 接;变压器(T)的原边负极与第一电容(C〇的负极相连接。2. 根据权利要求1所述的基于均流可控开关电容控制的可调光LED驱动电路，其特征在 于，所述的均流可控开关电容控制的可调光两路LED均流驱动单元(Y)包括第一电感(U)、 可控开关电容（SCC)、第一二极管（D1)、第二二极管（D2)、第三二极管（D3)、第四二极管 (D4)、第一输出滤波电容(C〇i)、第二输出滤波电容(C〇2)、第一隔直电容(Cbi)、第一开关电容 (C sl)、第一开关管(S〇、第一LED串（1)和第二LED串（2);第一隔直电容(Cbl)的正极和第一开 关电容(C sl)的正极均与(X)中变压器(T)副边正极相连接;第一开关管(S〇的漏极与第一开 关电容(Csi)的负极相连接;第一开关管(Si)的源极和第一隔直电容(Cbi)的负极均与第一电 感(U)的首端相连接;第一二极管(D1)的正极和第二二极管(D2)的负极都与第一电感(U) 的末端相连接;第一输出滤波电容(C〇i)的正极和第一LED串（1)的正极都与第一二极管(D1) 的负极相连接;所述第一 LED串（1)的负极、第二LED串（2)的负极、第一输出滤波电容(Cca)的 负极、第二输出滤波电容(Cq2)的负极、第二二极管(D2)的正极和第四二极管(D4)的正极均 接地;第二输出滤波电容(C〇 2)的正极和第二LED串（2)的正极均与第三二极管(D3)的负极相 连接;第三二极管(D3)的正极和第四二极管(D4)的负极均与变压器(T)副边的负极相连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于均流可控开关电容控制的可调光LED驱动电路，包括：相互连接的半桥逆变单元X和均流可控开关电容控制的可调光两路LED均流驱动单元Y，所述均流可控开关电容控制的可调光两路LED均流驱动单元Y具有均流可控开关电容SCC。本实用新型具有结构简单、易于实现、能够方便实现两路LED串的均流以及调光、可以实现半桥开关管和均流可控开关电容开关管的ZVS软开关以及转换效率高等优点。
【IPC分类】H05B33/08
【公开号】CN205336589
【申请号】CN201521144579
【发明人】曾君, 孙伟华, 刘俊峰
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2015年12月31日