含储能环节的LED阵列接口电路的制作方法

本实用新型涉及单输入多输出的直流-直流(DC-DC)变换接口电路，可应用于规则或不规则的LED阵列驱动系统，尤其是一种储能式的LED阵列接口电路。

背景技术：

如图1所示，发明专利ZL201310382254.X提出的能馈式LED阵列接口电路可改善任意LED阵列(规则或不规则)的驱动效率，利用由Dj、Caj、Maj、Daj、Laj和Lbj(j的取值范围为1至n)组成的能馈支路来解决LED阵列中各支路的不一致性问题，通过收集多余能量并将之回馈至输入端来实现效率的提升。虽然该能馈式的LED阵列接口电路可实现高效率，但是适用的控制方法较为复杂。与各LED串相连的通道电路j都包含2个可控性器件，实质上是个多解的电路，即其稳定的工作状态不唯一。因此，需要类似于发明专利申请201610932947.5提出的最高效率工作点定位控制方法与之匹配。而且，该能馈式的LED阵列接口电路将多余电量回馈至输入端，在电量回馈期间输入电流纹波会增大。

技术实现要素：

为克服现有能馈式LED阵列接口电路方案的不足，本实用新型提供一种含储能环节的LED阵列接口电路，目的在于采用更简洁的电路结构及控制方法实现任意LED阵列(规则或不规则)驱动的高效率，同时实现较小的输入电流纹波。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含储能环节的LED阵列接口电路包括通道电路1至通道电路n和1组控制总线。通道电路j包括储能环节j、二极管Dcj、N型MOS管Mcj、电感Lcj和电容Coj，j的取值范围为1至n。储能环节j具有端口aj、端口bj、端口cj和端口dj，端口aj与直流电源Vi的正端相连，端口bj与二极管Dcj的阳极相连，端口cj与N型MOS管Mcj的漏极相连，端口dj与直流电源Vi的负端相连。二极管Dcj的阴极同时与N型MOS管Mcj的源极和电感Lcj的一端相连，电感Lcj的另一端同时与电容Coj的一端和LED串j的阳极相连，电容Coj的另一端同时与LED串j的阴极和直流电源Vi的负端相连，N型MOS管Mcj的门极与控制总线相连。

当N型MOS管Mcj截止时，二极管Dcj导通，直流电源Vi同时给储能环节j和LED串j提供电能，即储能环节j储能；当N型MOS管Mcj导通时，二极管Dcj截止，直流电源Vi和储能环节j共同为LED串j提供电能，即储能环节j释能。

为减小输入电流ii的纹波，所述通道电路1至通道电路n可采用交错的工作方式，即N型MOS管Mc1至N型MOS管Mcn的门极控制信号不同步。

为控制LED阵列的工作电流，所述通道电路1至通道电路n适用任何的单管变换器的控制方法。

一种优选的储能环节j包括电感Laj、电容Caj和二极管Daj，电感Laj的一端与储能环节j的端口aj相连，电感Laj的另一端同时与电容Caj的一端和储能环节j的端口cj相连，电容Caj的另一端同时与二极管Daj的阴极和储能环节j的端口bj相连，二极管Daj的阳极与储能环节j的端口dj相连。

另一种优选的储能环节j包括电感Lbj、电容Cbj和二极管Dbj，电容Cbj的一端同时与储能环节j的端口aj和端口cj相连，电容Cbj的另一端同时与电感Lbj的一端和储能环节j的端口bj相连，电感Lbj的另一端与二极管Dbj的阴极相连，二极管Dbj的阳极与储能环节j的端口dj相连。

本实用新型的技术构思为：在规则和不规则LED阵列驱动系统中采用含储能环节的LED阵列接口电路，含储能环节的LED阵列接口电路位于(不可调)直流电源Vi和LED阵列之间，利用储能环节的储能和释能作用解决LED阵列中各LED串的不一致性问题，可实现高效率的LED阵列驱动。

本实用新型的有益效果主要表现在：含储能环节的LED阵列接口电路结构简单；通道电路仅包含1个可控型器件，其稳定的工作状态唯一，现有单管变换器的控制方法均适用；储能环节向输出端释能，可实现高效率的LED阵列驱动和较小的输入电流纹波。

附图说明

图1是现有能馈式LED阵列接口电路的电路图。

图2是本实用新型的电路框图。

图3是本实用新型实施例1的储能环节电路图。

图4是本实用新型实施例2的储能环节电路图。

图5是本实用新型实施例1(n＝1)的仿真工作波形图。

图6是本实用新型实施例2(n＝2)的仿真工作波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

实施例1

参考图2、图3和图5，含储能环节的LED阵列接口电路包括通道电路1至通道电路n和1组控制总线。通道电路j包括储能环节j、二极管Dcj、N型MOS管Mcj、电感Lcj和电容Coj，j的取值范围为1至n。储能环节j具有端口aj、端口bj、端口cj和端口dj，端口aj与直流电源Vi的正端相连，端口bj与二极管Dcj的阳极相连，端口cj与N型MOS管Mcj的漏极相连，端口dj与直流电源Vi的负端相连。二极管Dcj的阴极同时与N型MOS管Mcj的源极和电感Lcj的一端相连，电感Lcj的另一端同时与电容Coj的一端和LED串j的阳极相连，电容Coj的另一端同时与LED串j的阴极和直流电源Vi的负端相连，N型MOS管Mcj的门极与控制总线相连。

所述储能环节j包括电感Laj、电容Caj和二极管Daj，电感Laj的一端与储能环节j的端口aj相连，电感Laj的另一端同时与电容Caj的一端和储能环节j的端口cj相连，电容Caj的另一端同时与二极管Daj的阴极和储能环节j的端口bj相连，二极管Daj的阳极与储能环节j的端口dj相连。

当通道电路j处于连续导通模式时，其稳态工作过程包含以下2个阶段。

阶段1：N型MOS管Mcj截止，二极管Dcj导通，二极管Daj导通，直流电源Vi、电感Laj、电容Caj、二极管Dcj、电感Lcj、电容Coj、LED串j构成一个回路，二极管Daj、二极管Dcj、电感Lcj、电容Coj、LED串j构成另一个回路，电容Caj储能，流过电感Lcj的电流iLcj线性下降，流过电感Laj的电流iaj仅为iLcj的一部分。

阶段2：N型MOS管Mcj导通，二极管Dcj截止，二极管Daj导通，直流电源Vi、电感Laj、N型MOS管Mcj、电感Lcj、电容Coj、LED串j构成一个回路，电容Caj、N型MOS管Mcj、电感Lcj、电容Coj、LED串j、二极管Daj构成另一个回路，电容Caj释能，流过电感Lcj的电流iLcj线性上升，流过电感Laj的电流iaj仅为iLcj的一部分。

图5是实施1(n＝1)的仿真工作波形图。由图5可知，实施例1的输入电流ii的纹波很小。适用于Vi>Vo1的应用场合(Vo1为LED串1的工作电压)，ii的平均值小于iLc1的平均值(即LED串1的工作电流)，优于现有线性LED阵列驱动方案的效率表现。(在线性LED阵列驱动方案中，ii约等于LED串1的工作电流。)

实施例2

参考图2、图4和图6，含储能环节的LED阵列接口电路中的储能环节j包括电感Lbj、电容Cbj和二极管Dbj，电容Cbj的一端同时与储能环节j的端口aj和端口cj相连，电容Cbj的另一端同时与电感Lbj的一端和储能环节j的端口bj相连，电感Lbj的另一端与二极管Dbj的阴极相连，二极管Dbj的阳极与储能环节j的端口dj相连。

实施例2的其他电路结构与实施例1相同。

当通道电路j处于连续导通模式时，其稳态工作过程包含以下2个阶段。

阶段1：N型MOS管Mcj截止，二极管Dcj导通，二极管Dbj导通，直流电源Vi、电容Cbj、二极管Dcj、电感Lcj、电容Coj、LED串j构成一个回路，二极管Dbj、电感Lbj、二极管Dcj、电感Lcj、电容Coj、LED串j构成另一个回路，电容Cbj储能，流过电感Lcj的电流iLcj线性下降，流入储能环节j的端口aj的电流ibj仅为iLcj的一部分。

阶段2：N型MOS管Mcj导通，二极管Dcj截止，二极管Dbj导通，直流电源Vi、N型MOS管Mcj、电感Lcj、电容Coj、LED串j构成一个回路，电容Cbj、N型MOS管Mcj、电感Lcj、电容Coj、LED串j、二极管Dbj、电感Lbj构成另一个回路，电容Cbj释能，流过电感Lcj的电流iLcj线性上升，流入储能环节j的端口aj的电流ibj仅为iLcj的一部分。

图6是实施2(n＝2)的仿真工作波形图。由图6可知，通道电路1和通道电路2采用了交错的工作方式，输入电流ii的纹波较小。适用于Vi>Vo1且Vi>Vo2的应用场合(Vo1为LED串1的工作电压，Vo2为LED串2的工作电压)，ii的平均值小于iLc1和iLc2之和的平均值(即LED阵列的工作电流)，优于现有线性LED阵列驱动方案的效率表现。(在线性LED阵列驱动方案中，ii约等于LED阵列的工作电流。)

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。