专利名称：一种功率变换电路及led驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明属于电路领域，尤其涉及一种功率变换电路及LED驱动电路。
背景技术：
目前，随着电路的复杂化和高度集成化，越来越多的电路采用各式各样的集成控 制芯片，然而不同的集成控制芯片需要采用不同的供电电压，于是在同一种电路中就需要 增加不同电源电路，用于供给控制芯片使用，但增加不同电源电路又使得电路结构更加复 杂，并增大了其稳定工作的风险。因需提供多路供电电源，现有LED驱动的功率变换电路结 构比较复杂，不利于电路的稳定工作。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种LED驱动的功率变换电路，旨在解决现有LED 驱动的功率变换电路结构比较复杂，不利于电路的稳定工作的问题。本发明实施例是这样实现的，一种功率变换电路，所述电路包括谐振电路，用于根据电压检测信号，输出相应的PWM控制信号；开关电路，用于将所述PWM控制信号转换成对应的开关信号；多绕组电压器，其具有一个原边绕组和多个副边绕组，根据所述开关信号，将高直 流输入变换成一主功率输出和多路直流输出；所述多绕组变压器的每个副边绕组分别接一个电源电路，用于将所述多路直流输 出分别转换为低直流电压；以及电流检测反馈电路，用于检测所述主功率输出，获取电压检测信号，反馈给所述谐 振电路。本发明实施例的另一目的在于提供一种LED驱动电路，所述LED驱动电路包含上 述功率变换电路。本发明实施例通过多绕组变压器，将整个电路的直流变换电路与主功率输出电路 集于一体，提供不同芯片的供电电压，驱动LED负载，在高直流输入的驱动能力足够大时， 可以通过变压器输出多路直流电压电源，经过变换输出不同的直流电压，可以应用在需要 不同供电电压的电路中，简单可靠，提高了电路工作的稳定性和安全性。
图1是本发明实施例提供的功率变换电路的原理图；图2是本发明一个实施例提供的功率变换电路的结构图；图3是本发明一个实施例提供的LED驱动电路的结构图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。本发明实施例通过多绕组变压器，将整个电路的直流变换电路与主功率输出电路 集于一体，简单可靠，提高了电路工作的稳定性和安全性。图1示出了本发明实施例提供的功率变换电路的结构，为了便于说明，仅示出了 与本发明实施例相关的部分。谐振电路1接收电流检测反馈电路5反馈的电压检测信号，输出相应的PWM控制信号。开关电路2将谐振电路1输出的PWM控制信号转换成对应的开关信号。多绕组电压器3具有一个原边绕组和多个副边绕组，根据开关电路2的开关信号， 将高直流输入(DC)变换成一主功率输出和多路直流输出，可以提供不同的芯片工作电压， 并驱动负载。多绕组变压器3的每个副边绕组分别接一个电源电路4，电源电路4将多绕组变压 器3的直流输出转换为低直流电压，以适应不同芯片的供电电压需求。电流检测反馈电路5检测多绕组电压器3的主功率输出，获取电压检测信号，反馈 给谐振电路1。为了增加电路的驱动能力或者改变输出电压，作为本发明的一个实施例，可以在 电源电路4的输出端增加三端稳压器6，将电源电路4输出的低直流电压调整为稳定的直流 电压。在本发明实施例中，高直流输入(DC)经过多绕组变压器3输出主功率输出和多路 直流电压，电流检测反馈电路5检测多绕组变压器3输出的主功率输出，获取电压检测信 号，反馈给谐振电路1中的控制芯片，控制芯片发出相应的PWM控制信号，驱动开关电路2。开关电路2导通时，多绕组变压器3有输出，开关电路2关断时，多绕组变压器3 无输出，通过控制开关电路2的导通和关断，多绕组变压器3获取相应的电能，输出多路直 流电压输出和主功率输出，通过不同的电源变换电路4可输出不同的直流电压，可同时给 不同的芯片供电，并提供主功率输出，驱动负载，如此不断循环，电路实现稳定的工作。图2示出了本发明实施例提供的功率变换电路的电路结构，为了便于说明，仅示 出了与本发明实施例相关的部分。谐振电路11包括控制芯片U2、光耦U1A、电容C9、C10,电阻R27、R45、R47、R48、 R49.R50.R51o控制芯片U2为PWM电流模式控制器，可以采用芯片NCP1337实现。控制芯片U2的引脚1为掉电与外部触发引脚，高直流输入(DC)依次经过电阻 R45、R48到控制芯片U2的引脚1，提供其外部触发电平。控制芯片U2的引脚2为峰值电流设置引脚，引脚2与光耦U1A的发射极相连，接 收光耦U1A反馈的电压检测信号，并根据电压检测信号调整其电流峰值。控制芯片U2的引脚3为电流检测输入引脚，其经过电阻R51与开关电路2相连。控制芯片U2的引脚4为接地引脚。控制芯片U2的引脚5为输出驱动引脚，输出PWM控制信号，引脚5经电阻R27与 开关电路2相连。
控制芯片U2的引脚6为芯片工作电压引脚，引脚6与电源电路4中的电压VCC2 相连，由电压VCC2提供控制芯片U2的工作电压，光耦U1A的集电极经电阻R49与VCC2相连。控制芯片U2的引脚8为高压引脚，高直流输入(DC)经电阻R50与引脚8相连。光耦U1A检测到光信号，将电流检测反馈电路5的电压检测信号反馈给控制芯片 U2的引脚2，控制芯片U2通过内部控制，从引脚5输出PWM控制信号，驱动开关电路2的导 通和关断。开关电路2通过电阻R51将电流信号转化为电压信号并传给控制芯片U2的引 脚3，控制芯片U2将电流信号与芯片内部比较器比较，以使输出的PWM控制信号稳定并符 合要求。当请求的电流高峰低于当前引脚内部待机状态水平时，控制芯片U2进入软波纹模 式。开关电路22包括开关MOSFET Q4、稳压管ZD2、电阻R28、R29、R52和电容C8。稳压管ZD2、电容C8和电阻R29构成缓冲电路，确保开关MOSFET Q4关断瞬间电压 不超过其耐压值。开关MOSFET Q4的栅极经过电阻R27与控制芯片U2的引脚5相连，接收 其PWM控制信号，当引脚5输出低电平时，开关MOSFET Q4关断，开关MOSFET Q4和电阻R52 的支路无电流流过；当引脚5输出高电平时，开关MOSFET Q4导通，开关MOSFET Q4和电阻 R52的支路有电流流过，并通过电阻R51将电流信号传给控制芯片U2的引脚3。多绕组变压器3包括一个原边绕组和多个副边绕组。以三个副边绕组为例，如图2所示，变压器T2包括原边绕组T2A和副边绕组T2B、 T2C、T2D，原边绕组T2A从高直流输入(DC)获取电能，副边绕组T2B、T2C、T2D感应输出三 个输出支路，其中，副边绕组T2B通过电源电路4A对外提供工作电压，副边绕组T2C作为电 路的主功率输出，副边绕组T2D通过另一电源变换电路4B对外提供工作电压。变压器T2原边绕组T2A的同名端与高直流输入(DC)相连，异名端与开关电路22 中开关MOSFET Q4的漏极相连，当开关MOSFET Q4导通时，变压器T2的原边绕组T2A中有 电流流过，此时，变压器T2的副边绕组感应获得电流，变压器T2释放能量。当开关MOSFET Q4关断时，变压器T2的原边绕组T2A中无电流流过，此时，变压器T2的副边绕组无感应电 流，变压器储能，如此，通过开关MOSFET Q4的不断导通和关断，变压器T2的副边绕组获得 感应电流，与变压器T2相连的电源电路4A、4B和负载获得电能并得以正常工作。当高直流输入(DC)接通后，副边绕组T2C感应获得电流，经二极管D10、D11给电 解电容E2充电，当充电达到一定程度，电解电容E2开始放电，副边绕组T2C电路有直流电 压输出，副边绕组T2C作为电路的主功率输出。电源电路4A包括NPN三极管Q6、电解电容E5、稳压管ZD4、共模电容CY3、电容C14、 电阻R20和二极管D2、D3、D5。二极管D5的阳极与变压器T2的副边绕组T2B的异名端相连，阴极与电解电容E5 的正极相连，电解电容E5的负极与变压器T2的副边绕组T2B的同名端相连，电解电容E5 的负极还接地，变压器T2的副边绕组T2B经二极管D5给电解电容E5充电。共模电容CY3的一端接变压器T2的副边绕组T2B的异名端，另一端接地。NPN三极管Q6的集电极与电解电容E5的正极相连，基极与稳压管ZD4的负极相 连，稳压管ZD4的正极接地。电阻R20接在NPN三极管Q6的基极与集电极之间。
二极管D3的阳极与NPN三极管Q6的发射极相连，阴极与NPN三极管Q6的集电极 相连。NPN三极管Q6的发射极输出直流电压VCC3，VCC3经二极管D2后输出直流电压 VCC2。NPN三极管Q6的发射极经电容C14接地，二极管D2的阳极与NPN三极管Q6的发 射极相连，阴极接直流电压VCC2。 电源变化电路4A主要通过稳压管ZD4和NPN三极管Q6实现。当高直流输入(DC) 接通后，变压器T2的副边绕组T2B感应获得电流，于是给电解电容E5充电，当充电达到一 定程度，电解电容E5开始放电，通过电阻R20给NPN三极管Q6开启电流，NPN三极管Q6导 通，稳压管ZD4与NPN三极管Q6的发射极位于同一电位，输出直流电压VCC3，直流电压VCC3 通过二极管D2后输出直流电压VCC2。作为本发明的优选实施例，为了增加驱动能力或者改变输出电压，可以通过采用 不同的稳压二极管ZD4来实现，或者在VCC2的输出再通过一三端稳压器来实现，如副边绕 组T2D支路，或者在输出接入互补功率放大电路，以拓展电路的驱动能力。电源电路4B包括NPN三极管Q3、电解电容E7、E8、E10,稳压管ZD5、三端稳压器 U3、电容C15、电阻R21和二极管D4、D9。二极管D9阳极与变压器T2的副边绕组T2D的异名端相连，阴极与电解电容E7的 正极相连，电解电容E7的负极与变压器T2的副边绕组T2D的同名端相连，电解电容E7的 负极接地，变压器T2的副边绕组T2D经二极管D9给电解电容E7充电。NPN三极管Q3的集电极与电解电容E7的正极相连，NPN三极管Q3的基极与稳压 管ZD5的负极相连，稳压管ZD5的正极接地。电阻R21接在NPN三极管Q3的基极与集电极之间。二极管D4的阳极与NPN三极管Q3的发射极相连，阴极与NPN三极管Q3的集电极 相连，NPN三极管Q3的发射极经电容C15接地。NPN三极管Q3的发射极输出直流电压VCC3。电解电容E8的正极与直流电压VCC3相连，电解电容E8的负极接地。作为本发明的一个实施例，电源电路4B连接三端稳压器6，如图2中所示的三端稳 压器U3。直流电压VCC3输出到三端稳压器U3的Vin引脚，三端稳压器U3的Vout引脚输 出直流电压VCC4，三端稳压器U3的GND引脚接地。电解电容E10的正极与直流电压VCC4相连，负极接地，电解电容E10起滤波作用。电源电路4B主要通过稳压管ZD5和NPN三极管Q3实现。当高直流输入(DC)接 通后，副边绕组T2D感应获得电流，于是给电解电容E7充电，当充电达到一定程度，电解电 容E7开始放电，通过电阻R21给NPN三极管Q3开启电流，NPN三极管Q3导通，稳压管ZD5 与NPN三极管Q3发射极位于同一电位，输出直流电压VCC3，直流电压VCC3通过三端稳压器 U3，输出稳定的直流电压VCC4。电流检测反馈电路5包括并联稳压集成电路Q5、光耦U1B、电感L1A、电容C11、变 阻器 RW1、电阻 R53、R54、R55、R58、R59。并联稳压集成电路Q5是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源，其输 出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Verf(2. 5V)到36V范围内的任何值，广泛应用在各种电源电路中，例如可以采用三端可调分流基准源TL431实现。变压器T2的副边绕组T2C的输出经滤波电感L1A，输出直流电压VDD。输出电压VDD依次经电阻R59和变阻器RW1到并联稳压集成电路Q5的1脚，并联 稳压集成电路Q5的1脚经电阻R58与其2脚相连，并联稳压集成电路Q5的2脚接地GND， 并联稳压集成电路Q5的1脚依次经电阻R55和电容C11与其3脚相连。光耦U1B发光二极管的阳极经电阻R53与变压器T2的主功率输出端相连，阴极与 并联稳压集成电路Q5的3脚相连。电阻R54接在光耦U1B发光二极管的阳极与并联稳压集成电路Q5的3脚之间。在输出电压VDD的输出端，电解电容E4和电容C13容起到滤波作用。电流检测反馈电路5通过并联稳压集成电路Q5、变阻器RW1、光耦U1B来实现，通 过电阻R59从多绕组变压器3的主功率输出获得检测电压，主功率输出电压Vo与并联稳压
集成电路Q5的基准电压Vref之间有关系式，
当并联稳压集成
电路Q5的1脚电压接近基准电压Vref时，并联稳压集成电路Q5导通，之后光耦U1B承受 正向电压导通，U1A检测到光信号，输出高电平信号到谐振电路1中控制芯片U2的引脚2， 如此，电流检测反馈电路5将输出电压检测信号反馈给谐振电路1。
本发明实施例的功率变换电路可以应用于LED驱动电路中。图3示出了本发明实施例提供的LED驱动电路的示例结构，为了便于说明，仅示出 了与本发明实施例相关的部分。交流市电经整流电路、功率因数校正电路处理后变为高直流电(DC)输入多绕组 变压器3，多绕组电压器3具有一个原边绕组和多个副边绕组，根据开关电路2的开关信号， 将高直流输入(DC)变换成一主功率输出和多路直流输出，可以提供不同的芯片工作电压， 并驱动LED负载。以多绕组变压器3具有三个副边绕组为例，其中副边绕组T2C的输出作为LED驱动的主功率输出。副边绕组T2B的输出经电源电路4A提供谐振电路1中控制芯片的工作电压，输出 经三端稳压电源6A和LED恒流驱动电路7A后，用以驱动LED负载。副边绕组T2D经电源变换电路4B、三端稳压电源6B和LED恒流驱动电路7B后，用 以驱动LED负载。本发明实施例通过多绕组变压器，将整个电路的直流变换电路与主功率输出电路 集于一体，提供不同芯片的供电电压，驱动LED负载，在高直流输入的驱动能力足够大时， 可以通过变压器输出多路直流电压电源，经过变换输出不同的直流电压，可以应用在需要 不同供电电压的电路中，简单可靠，提高了电路工作的稳定性和安全性。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种功率变换电路，其特征在于，所述功率变换电路包括谐振电路，用于根据电压检测信号，输出相应的PWM控制信号；开关电路，用于将所述PWM控制信号转换成对应的开关信号；多绕组电压器，其具有一个原边绕组和多个副边绕组，根据所述开关信号，将高直流输入变换成一主功率输出和多路直流输出；所述多绕组变压器的每个副边绕组分别接一个电源电路，用于将所述多路直流输出分别转换为低直流电压；以及电流检测反馈电路，用于检测所述主功率输出，获取电压检测信号，反馈给所述谐振电路。
2.如权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述电源电路还连接有一个三端 稳压器，用于将所述电源电路输出的低直流电压调整为稳定的直流电压。
3.如权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述电源电路还连接有一互补功 率放大电路，用于放大所述电源电路的输出功率。
4.如权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述谐振电路包括PWM电流模式控 制器及外围电路。
5.如权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述多绕组变压器包括第一副边 绕组T2B ；所述电源电路包括与所述多绕组变压器第一副边绕组T2B连接的第一电源电路； 所述第一电源电路包括NPN三极管Q6、电解电容E5、稳压管ZD4、共模电容CY3、电容 C14、电阻 R20 和二极管 D2、D3、D5 ；所述二极管D5的阳极与所述多绕组变压器第一副边绕组T2B的异名端相连，阴极与所 述电解电容E5的正极相连，所述电解电容E5的负极与多绕组变压器第一副边绕组T2B的 同名端相连，所述电解电容E5的负极还接防雷接地端；所述共模电容CY3的一端接所述多绕组变压器第一副边绕组T2B的异名端，另一端接 防雷接地端；所述NPN三极管Q6的集电极与所述电解电容E5的正极相连，基极与所述稳压管ZD4 的负极相连，所述稳压管ZD4的正极接防雷接地端；所述电阻R20接在所述NPN三极管Q6的基极与集电极之间；所述二极管D3的阳极与所述NPN三极管Q6的发射极相连，阴极与所述NPN三极管Q6 的集电极相连；所述NPN三极管Q6的发射极输出直流电压VCC2 ；所述NPN三极管Q6的发射极经所述电容C14接防雷接地端，所述二极管D2的阳极与 所述NPN三极管Q6的发射极相连，阴极接直流电压VCC。
6.如权利要求2所述的功率变换电路，其特征在于，所述多绕组变压器包括第二副边 绕组T2D ；所述电源电路包括与所述多绕组变压器第二副边绕组T2D连接的第二电源电路； 所述第二电源电路包括NPN三极管Q3、电解电容E7、E8、E10，稳压管ZD5、三端稳压器 U3、电容C15、电阻R21，二极管D4、D9 ；所述二极管D9阳极与所述多绕组变压器第二副边绕组T2D的异名端相连，阴极与所述电解电容E7的正极相连，所述电解电容E7的负极与多绕组变压器第二副边绕组T2D的同 名端相连，电解电容E7的负极接地；所述NPN三极管Q3的集电极与所述电解电容E7的正极相连，所述NPN三极管Q3的基 极与所述稳压管ZD5的负极相连，所述稳压管ZD5的正极接地； 所述电阻R21接在所述NPN三极管Q3的基极与集电极之间； 所述二极管D4的阳极与所述NPN三极管Q3的发射极相连，阴极与所述NPN三极管Q3 的集电极相连，所述NPN三极管Q3的发射极经所述电容C15接地； 所述NPN三极管Q3的发射极输出直流电压VCC3 ；所述电解电容E8的正极与所述直流电压VCC3相连，所述电解电容E8的负极接地； 所述直流电压VCC3通过所述三端稳压器，输出稳定的直流电压VCC4 ； 所述电解电容ElO的正极与所述直流电压VCC4相连，负极接地。
7.如权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述多绕组变压器包括第三副边 绕组T2C ；所述电流检测反馈电路包括并联稳压集成电路Q5、光耦U1B、电感L1A、电容C11、变阻 器1^1、电阻1 53、1 54、1 55、1 58、1 59 ；所述多绕组变压器第三副边绕组T2C的输出经所述滤波电感L1A，输出直流电压VDD ； 所述输出电压VDD依次经所述电阻R59和变阻器RWl到所述并联稳压集成电路Q5的 1脚；所述并联稳压集成电路Q5的1脚经所述电阻R58与其2脚相连，所述并联稳压集成电 路Q5的2脚接地，所述并联稳压集成电路Q5的1脚依次经所述电阻R55和电容Cll与其 3脚相连；所述光耦UlB发光二极管的阳极经所述电阻R53与所述多绕组变压器的主功率输出端 相连，阴极与所述并联稳压集成电路Q5的3脚相连；所述电阻R54接在所述光耦UlB发光二极管的阳极与所述并联稳压集成电路Q5的3 脚之间。
8.—种LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路包含权利要求1 7任一项的功 率变换电路。
全文摘要
本发明适用于电路领域，提供了一种功率变换电路及LED驱动电路，所述功率变换电路包括谐振电路，用于根据电压检测信号，输出相应的PWM控制信号；开关电路，用于将所述PWM控制信号转换成对应的开关信号；多绕组电压器，其具有一个原边绕组和多个副边绕组，根据所述开关信号，将高直流输入变换成一主功率输出和多路直流输出；所述多绕组变压器的每个副边绕组分别接一个电源电路，用于将所述多路直流输出分别转换为低直流电压；以及电流检测反馈电路，用于检测所述主功率输出，获取电压检测信号，反馈给所述谐振电路。本发明通过多绕组变压器，将电路的直流变换电路与主功率输出电路集于一体，简单可靠，提高了电路的稳定性和安全性。
文档编号H05B37/02GK101873749SQ201010210170
公开日2010年10月27日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者周明杰, 肖磊 申请人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技术有限公司