专利名称：发光二极管的驱动电路和驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种提供多个电流均衡输出的电源装置，更具体地说，本发明涉及实 现多个发光二极管(LED)间电流均衡的驱动电路及驱动方法。
背景技术：
LED是新型节能照明设备，产生相同光亮所需电能远比白炽灯小。与节能灯和白炽 灯相比，LED具有体积小，不易损坏等优点，成为未来照明的最佳选择。单个高亮度LED光源的功率由于受到封装、发热等限制，一般在IW 3W。在需要 高亮度照明的情况下，如路灯、广场照明等场合，通常需要多个这样的LED的组合。LED的亮 度与流过其上的电流直接相关，流过LED的电流越大，其亮度越大。为了实现多个LED的亮 度均衡，通常将多个LED串联连接。但当串联的LED个数超过一定数量，会导致LED驱动器 提供的电压很高，导致滤波电容、绝缘设计困难。如单个LED的压降一般在3. 3V，当串联个 数超过150个时，其电压将超过500V。因此，当需要大功率照明时，一般将多串LED进行并 联。因此，实现每串LED之间的电流均衡对LED的使用寿命以及光亮度的均衡十分重要。传统的电流均衡方法包括线性电流源方法以及后级开关电源调整方法。这两种方 法均需要采用半导体可控开关以及相关的控制电路，因此均属于有源方法。采用线性电流源方法实现LED串均流的方法参见图1。如图1所示，每串LED串串 联一个电流源后连接在直流母线Vrc和电气地之间。电流源的结构参见图1的右半部分，其 通过可控开关M1、电阻R以及运算放大器Utl实现。图1中可控开关M1为金属氧化物半导体 场效应晶体管(MOSFET)，其被控制工作在线性区。可控开关M1的漏极连接至LED串，其源 极连接至电阻R的一端和运算放大器Utl的反相输入端；运算放大器Utl的同相输入端接收参 考电压Vkef ；电阻R的另一端接地。由于运算放大器的“虚短”特性，电阻两端电压等于参考 电压VKEF。因此，通过运算放大器Utl的作用，流过电阻R的电流被调节至参考电流。而电阻 R与可控开关MpLED串串联，因此，流过LED的电流被调节至参考电流。每串LED各串联一 可控电流源，将各可控电流源的电流设定一致，从而流过每串LED的电流得到均衡。然而因 为直流母线电压VCC必须高于LED串的压降，因此，可控开关M1和电阻R承受部分的直流 电压，由此产生较大损耗。在每串LED电压有偏差的情况下，这种情况更为严重，导致系统 效率降低。采用后级开关电源调整方法实现LED串均流的方法参见图2。如图2所示，每串 LED的电流均由一个直流/直流(DC/DC)变换器进行控制。图2中的DC/DC变流器为由开 关管M2、电感L、电容C和二极管D构成的典型降压变换器(BUCK电路)。控制电路U1接收 电感电流Iy并输出控制信号用以控制开关管M2的导通和断开。LED串与电容并联连接。 这种方法通过控制开关管M2的导通与断开，来控制电感电流Iy从而控制流过LED的电流。 与图1线性电流源方法不同，图2中的开关管M2工作在开关方式下。因此，开关损耗大大 降低。但图2所示的每串LED均需要独立的DC/DC变换器来控制其电流，而每个DC/DC变 换器均需要独立的开关管、控制电路、电感等器件，导致系统结构复杂，成本变高。
发明内容
因此本发明的目的在于解决现有变换电路不能高效实现LED串间电流均衡，并且 系统结构复杂、成本高等问题，提出一种改进的实现多个LED串之间电流均衡的驱动电路 及驱动方法。为实现上述目的，根据本发明的一个方面，公开了一种发光二极管的驱动电路，包 括变压器，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；原边变换器，其输入端接收输入信号， 输出端耦接至所述初级绕组；副边变换器，具有第一和第二输入端，以及至少两个输出端以 提供至少两路驱动信号分别给至少两串发光二极管；平衡电容，与所述次级绕组串联耦接， 所述串联耦接的平衡电容和次级绕组耦接在所述副边变换器的第一输入端和第二输入端 之间，用以实现所述至少两串发光二极管间的电流均衡。根据本发明的实施例，所述副边变换器可以包括第一二极管，其阴极作为所述副 边变换器的第一输入端，其阳极耦接至副边参考地；第二二极管，其阴极作为所述副边变换 器的第二输入端，其阳极耦接至副边参考地；第一电感，耦接在所述第一二极管的阴极和所 述副边变换器的第一输出端之间；第二电感，耦接在所述第二二极管的阴极和所述副边变 换器的第二输出端之间。其中所述副边变换器可以进一步包括第一输出电容，耦接在所述 副边变换器的第一输出端和副边参考地之间；第二输出电容，耦接在所述副边变换器的第 二输出端和副边参考地之间。根据本发明的实施例，所述副边变换器可以包括第一二极管、第二二极管、第三二 极管、第四二极管、第一电感和第二电感；其中所述第一二极管的阴极和所述第三二极管 的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为所述副边变换器的第一输入端；所述第二二极管的 阴极和所述第四二极管的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为所述副边变换器的第二输入 端；第一电感，耦接在所述第三二极管的阴极和所述副边变换器的第一输出端之间；第二 电感，耦接在所述第四二极管的阴极和所述副边变换器的第二输出端之间；所述第一二极 管和所述第二二极管的阳极耦接至副边参考地。其中所述副边变换器可以进一步包括第 一输出电容，耦接在所述副边变换器的第一输出端和副边参考地之间；第二输出电容，耦接 在所述副边变换器的第二输出端和副边参考地之间。根据本发明的实施例，所述驱动电路还可以包括谐振网络，耦接在所述原边变换 器的输出端和所述初级绕组之间。根据本发明的实施例，所述副边变换器可以包括第一二极管、第二二极管、第三二 极管、第四二极管、第一输出电容和第二输出电容；其中所述第一二极管的阴极和所述第 三二极管的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为所述副边变换器的第一输入端；所述第 二二极管的阴极和所述第四二极管的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为所述副边变换器 的第二输入端；所述第三二极管的阴极作为所述副边变换器的第一输出端；所述第四二极 管的阴极作为所述副边变换器的第二输出端；所述第一输出电容耦接在所述副边变换器的 第一输出端和副边参考地之间；所述第二输出电容耦接在所述副边变换器的第二输出端和 副边参考地之间。根据本发明的实施例，所述副边变换器可以包括第一二极管、第二二极管、第一输 出电容和第二输出电容，其中所述第一输出电容的一端和所述第二输出电容的一端串联耦接在一起，其串联耦接点作为所述副边变换器的第一输入端；所述第一二极管的阳极和所 述第二二极管的阴极耦接在一起，其共同耦接点作为所述副边变换器的第二输入端；所述 第一输出电容的另一端和所述第一二极管的阴极耦接在一起，其共同耦接点作为所述副边 变换器的第一输出端；所述第二输出电容的另一端和所述第二二极管的阳极耦接在一起， 其共同耦接点作为所述副边变换器的第二输出端。为实现上述目的，根据本发明的另一方面，还公开了一种发光二极管的驱动电路， 包括变压器组，所述变压器组包括N个变压器，其中N是自然数，所述N个变压器各自包括 初级绕组和次级绕组，所述N个初级绕组串联耦接；原边变换器，其输入端接收输入信号， 输出端耦接至所述串联耦接的初级绕组；N个副边变换器，所述N个副边变换器各自具有第 一和第二输入端，以及至少两个输出端以提供至少两路驱动信号分别给至少两个发光二极 管串；N个平衡电容，分别与所述N个次级绕组串联耦接，所述N个分别串联耦接的平衡电 容和次级绕组各自耦接在所述N个副边变换器的第一输入端和第二输入端之间，用以实现 所述发光二极管串间的电流均衡。根据本发明的实施例，所述N个副边变换器各自可以包括第一二极管，其阴极作 为所述副边变换器的第一输入端，其阳极耦接至副边参考地；第二二极管，其阴极作为所述 副边变换器的第二输入端，其阳极耦接至副边参考地；第一电感，耦接在所述第一二极管的 阴极和所述副边变换器的第一输出端之间；第二电感，耦接在所述第二二极管的阴极和所 述副边变换器的第二输出端之间。其中所述N个副边变换器各自可以进一步包括第一输 出电容，耦接在所述副边变换器的第一输出端和副边参考地之间；第二输出电容，耦接在所 述副边变换器的第二输出端和副边参考地之间。根据本发明的实施例，所述N个副边变换器各自可以包括第一二极管、第二二极 管、第三二极管、第四二极管、第一电感和第二电感；其中所述第一二极管的阴极和所述第 三二极管的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为所述副边变换器的第一输入端；所述第 二二极管的阴极和所述第四二极管的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为所述副边变换器 的第二输入端；第一电感，耦接在所述第三二极管的阴极和所述副边变换器的第一输出端 之间；第二电感，耦接在所述第四二极管的阴极和所述副边变换器的第二输出端之间；所 述第一二极管和所述第二二极管的阳极耦接至副边参考地。其中所述副边变换器可以进一 步包括第一输出电容，耦接在所述副边变换器的第一输出端和副边参考地之间；第二输 出电容，耦接在所述副边变换器的第二输出端和副边参考地之间。为实现上述目的，根据本发明的又一方面，还公开了一种发光二极管的驱动方法， 包括接收输入信号，通过原边变换器将所述输入信号转化为第一输出信号；通过隔离变 压器将所述第一输出信号传送至副边，得到副边信号；其中在所述副边信号的正半周，副边 电流以第一方向流过平衡电容和副边变换器，得到第一驱动信号；在所述副边信号的负半 周，副边电流以第二方向流过平衡电容和副边变换器，得到第二驱动信号；其中所述第一 方向和所述第二方向相反，所述第一驱动信号和所述第二驱动信号用以驱动所述发光二极 管。根据本发明各方面的上述发光二极管的驱动电路和驱动方法，可以高效率地均衡 发光二极管串之间的电流，并且系统结构简单、成本低廉。
图1示出现有技术采用线性电流源方法实现LED串均流。图2示出现有技术采用后级开关电源调整方法实现LED串均流。图3示出几种典型的双端电压型拓扑原边结构。图4示出几种典型的双端电压型拓扑副边整流结构。图5示出根据本发明第一实施例的利用倍流整流的电路100的示意电路拓扑图。图6示出图5所示电路100的稳态下原边晶体管驱动信号Gqi和Gq2、流过第一输 出电感Ltjl的电流L1、流过第二输出电感L。2的电流‘波形、和流过平衡电容Cb的电流波
形 icb°图7示出根据本发明第二实施例的电路200的示意电路拓扑图。图8示出根据本发明第三实施例的电路300的示意电路拓扑图。图9示出根据本发明第四实施例的电路400的示意电路拓扑图。图10示出根据本发明第五实施例的电路500的示意电路拓扑图。图11示出根据本发明第六实施例的电路600的示意电路拓扑图。图12示出根据本发明的LED驱动方法700的示意流程图。
具体实施例方式本发明旨在提供一种适合多串LED并联工作、实现相互均流的高性能LED驱动器， 采用无源方法，实现高性能低成本的LED串之间的均流，以克服现有技术的缺陷。本发明主要针对电压/电流型双端变流器拓扑，在副边，利用无源器件实现多个 输出的均流，作为多路输出的恒流源，适合多串LED驱动以及其他需要多个电流均衡输出 的场合。所谓双端式变流器，在本领域是一种约定俗成的叫法，通常指变流器原边的拓扑 结构，如半桥、全桥、推挽、以及一些有源箝位的拓扑等。这类拓扑的特点就是变压器初级绕 组(或者原边)在工作周期的正半个周期和负半个周期，都对副边输出端传输能量，如图3 所示的一些拓扑结构。图3不是穷举所有的双端拓扑。电压型是指变压器初级绕组将一个 交变的电压信号传送到变压器的次级绕组侧(副边、或者输出端)，这个交变的电压信号通 常由输入电压决定，次级绕组侧通过电感电容(LC)滤波器得到输出电压。其对应的是电流 型，变压器初级绕组传送到副边的是电流，变压器次级绕组通过电容滤波，得到输出电压。在双端电压型拓扑副边的整流结构，通常包括全波整流、全桥整流、倍流式整流三 种，如图4所示，最后得到希望的输出电压。在图4所示的几种整流结构是本领域常用结构， 图中整流开关用二极管表示。但本领域技术人员可以知道，为提高效率，二极管整流器可以 被同步整流器取代。图4中所示的二极管也可以是可控开关，如M0SFET，用作同步整流。为 叙述简明，有关同步整流的控制及其驱动不再详述。图4中所示的整流结构，通常只有一个输出，通过相应的结构改变，可实现多个输 出并实现各个输出的电流均衡。为方便理解本发明的实质，下面结合具体实施例，对本发明内容进行阐述。图5示出根据本发明第一实施例的利用倍流整流的电路100的示意电路拓扑图。 如图5所示，电路100的原边变换器采用由第一晶体管Q1和第二晶体管Q2构成的半桥拓扑结构，并通过第一输入电容C1和第二输入电容C2对输入电压Vin进行滤波。该原边变换器 的输出耦接至变压器的初级绕组。但是本领域的技术人员应该认识到，电路100的原边变 换器也可采用其他各种双端结构，如图3所示的全桥、推挽等结构。图5所示实施例的本质 是采用一个电容与变压器次级绕组相串联，利用电容的电荷平衡，实现多个输出之间的电 流平衡。图5所示实施例中，电路100的副边变换器采用类似倍流整流结构，但其二个电感 的输出分别作为一个输出端接负载。与图4中所示的倍流整流结构相比，有原先的一个输 出基础上，将两个电感输出的共同点分开为2个输出。具体来说，电路100的原边变换器输 入端接收输入信号，输出端耦接至变压器T的初级绕组；变压器T次级绕组与平衡电容Cb 串联耦接，两者串联耦接后耦接在副边变换器的第一输入端和第二输入端之间。第一电感 L01的一端和第一二极管Dri的阴极耦接在一起，其共同耦接点作为副边变换器的第一输入 端，第一电感Ltjl另一端耦接至副边变换器的第一输出端，该输出端也为电路100的第一输 出端。第二电感L。2的一端和第二二极管Drt的阴极耦接在一起，其共同耦接点作为副边变 换器的第二输入端，第二电感L。2&另一端耦接至副边变换器的第二输出端，该输出端也为 电路100的第二输出端。第一输出电容Ctjl和第一 LED串LED1并联耦接在电路100的第一 输出端和副边参考地之间；第二输出电容C。2和第二 LED串LED2并联耦接在电路100的第 二输出端和副边参考地之间。在变压器次级绕组感应电压的正半周和负半周，无论电路100 的第一输出端和第二输出端的输出电压如何(即无论图中LED1的压降和LED2的压降是否 相同)，平衡电容Cb中分别流过电感Ltjl和电感L。2上的电流。由于电感电流的平均值与LED 串的电流相等，在第一晶体管Q1导通时间和第二晶体管Q2导通时间相等的情况下，实现每 个输出的电流均衡，平衡电容Cb的电压自动匹配两者的电压差。图6示出图5所示电路100的稳态波形。如图6所示，在[t^tj时间段内，第一 晶体管Q1的门极驱动信号Gqi为高，第二晶体管Q2的门极驱动信号Gq2为低。因此，第一晶 体管Q1导通，第二晶体管Q2断开，变压器T初级绕组的电压为上正下负。因此次级绕组的 电压也为上正下负，副边电流经由平衡电容Cb、第一电感。、第一输出电容Ctjl、第一 LED串 LED1、第二二极管Drf和次级绕组形成电流回路。即平衡电容Cb上流过第一电感Ltjl的电流 iLolo在[t2-t3]时间段内，第一晶体管Q1的门极驱动信号Gqi为低，第二晶体管Q2的门极驱 动信号Gq2为高。因此，第二晶体管Q2导通，第一晶体管Q1断开，变压器T初级绕组的电压 为上负下正。因此次级绕组的电压也为上负下正，副边电流经由次级绕组、第二电感L。2、第 二输出电容C。2、第二 LED串LED2、第一二极管Dri和平衡电容Cb形成电流回路。即平衡电 容Cb上流过第二电感L。2的电流、2。在[t2-t3]时间段内，流过平衡电容Cb的电流方向与 [t0-tj时间段内流过平衡电容Cb的电流方向相反。根据电荷平衡规律，在此过程的开始 时刻和结束时刻，平衡电容Cb上电荷变化量为零。因此，若[t^tj时间段和[t2-t3]时间 段相等，其电感电流平均值必然相等。而现有技术很容易实现[tftj时间段和[t2-t3]时 间段匹配(相等)。因此，当[t0-tj时间段和[t2-t3]时间段匹配时，电路100的第一输出 端和第二输出端实现了不同LED串之间的电流均衡。图6的波形是基于电感电流连续的波 形，其同样适用于电感电流断续或者临界断续的应用，这对本领域技术人员而言是显而易 见的。为叙述简明，这里不再详述电感电流断续或者临界断续的情况。为实现更多串的LED负载的均流，可以采用多个变压器初级绕组在原边串联，每个次级绕组采用图5所示电路100的倍流结构，如图7所示的电路200，其为本发明的第二 实施例。电路200包括η个变压器，其中η为自然数。η个变压器的初级绕组串联连接后耦 接在原边变换器的输出端(即第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的串联连接点)和第一输入 电容C1与第二输入电容C2的串联连接点之间。η个变压器的次级绕组分别耦接一个如图5 所示电路100的倍流结构输出。由于变压器各初级绕组串联，因此流过η个初级绕组的电 流相等。而各初级绕组相应的次级绕组电流成比例，并且如上所述，各次级绕组采用图5所 示倍流结构的输出，因此，各次级绕组的2路输出电流均衡。因此，电路200副边各串LED 电流也实现了均衡。图8是本发明第三实施例的电路300的示意电路拓扑图。电路300与图5所示电 路100相同的部分采样相同的附图标记。与图5所示电路100不同的是，电路300的副边 采用全桥整流的结构，但电路300也具备2路输出。具体来说，电路300变压器T次级绕组 和平衡电容Cb串联耦接后，耦接在副边变换器的第一输入端和第二输入端之间。第一二极 管1^的阴极和第三二极管Dri的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为副边变换器的第一输 入端；第二二极管Drt的阴极和第四二极管Drt的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为副边 变换器的第二输入端。第三二极管Dri的阴极耦接至第一电感Ltjl的一端，第一电感Ltjl另一 端为副边变换器的第一输出端，该输出端也是电路300的第一输出端；第四二极管Drt的阴 极耦接至第二电感L。2的一端，第二电感L。2的另一端为副边变换器的第二输出端，该输出端 也是电路300的第二输出端。第一输出电容Ctjl和第一 LED串LED1并联耦接在电路300的 第一输出端和副边参考地之间；第二输出电容C。2和第二 LED串LED2并联耦接在电路300 的第二输出端和副边参考地之间。当第一晶体管Q1导通，第二晶体管Q2断开时，电路300原边的初级绕组的电压为 上正下负。因此次级绕组的电压也为上正下负，副边电流经由平衡电容Cb、第三二极管Drt、 第一电感Ltjl、第一输出电容Ctjl、第一 LED串LED1、第二二极管D,2和变压器次级绕组形成电 流回路。即平衡电容Cb上流过第一电感Ltjl的电流。当第一晶体管Q1断开，第二晶体管Q2 导通时，电路300原边的初级绕组的电压为上负下正。因此次级绕组的电压也为上负下正， 副边电流经由变压器次级绕组、第四二极管Drt、第二电感L。2、第二输出电容C。2、第二 LED串 LED2、第一二极管Dri和平衡电容Cb形成电流回路。即平衡电容Cb上流过第二电感L。2的电 流。如前所述，只要将第一晶体管Q1导通并且第二晶体管Q2断开的时间段和第一晶体管Q1 断开并且第二晶体管Q2导通的时间段设定匹配，根据电荷平衡规律，流过电路300的2路 LED串的电流可以实现均衡。图9是根据本发明第四实施例的电路400的示意电路拓扑图。如图9所示，电路 400包括η个变压器，其中η为自然数。η个变压器的初级绕组串联连接后耦接在原边半桥 的输出端(即第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的串联连接点)和第一输入电容C1与第二输 入电容C2的串联连接点之间。η个变压器的次级绕组分别耦接一个如图8所示电路300的 倍流结构输出。由于变压器各初级绕组串联，因此流过η个初级绕组的电流相等。而各初 级绕组相应的次级绕组电流成比例，并且如上所述，各次级绕组采用图8所示倍流结构的 输出，因此，各次级绕组的2路输出电流均衡。因此，电路400副边各串LED电流也实现了 均衡。以上描述的实施例均为电压型变换器。如前所述，与电压型变换器对应的是电流型变换器，电流型变换器的变压器初级绕组传送到副边的是电流，变压器次级绕组通过电 容滤波，得到输出电压。参见图10，为根据本发明第五实施例的电流型变换器电路500的示意电路拓扑 图。电路500对应于图8所示电压型变换器电路300，与图8所示电路300不同的是，电路 500的原边通过滤波电感Lf和滤波电容Cf组成的谐振网络将原边信号转化为电流形式。因 此，副边无需电感，只通过电容滤波即可得到输出电压。具体来说，电路500的变压器初级 绕组的第一端经由谐振网络耦接至原边变换器的输出端，即第一晶体管Q1和第二晶体管Q2 的串联耦接点，其第二端耦接至第一输入电容C1和第二输入电容C2的串联耦接点。电路 500的变压器次级绕组与平衡电容Cb串联耦接在一起，两者耦接在副边变换器的第一输入 端和第二输入端之间。即次级绕组的第一端耦接至平衡电容Cb的第一端；平衡电容Cb的第 二端耦接至第一二极管Dri的阴极和第三二极管Drt的阳极，第三二极管Drt的阴极为电路 500的第一输出端；电路500的变压器次级绕组的第二端耦接至第二二极管Drf的阴极和第 四二极管Drt的阳极；第四二极管Drt的阴极为电路500的第二输出端。第一输出电容Ctjl和 第一 LED串LED1并联耦接在电路500的第一输出端和副边参考地之间；第二输出电容C。2 和第二 LED串LED2并联耦接在电路500的第二输出端和副边参考地之间。在电路500的变压器次级绕组感应电流的正半周，副边电流经由第四二极管Drt、 第二输出电容C。2、第二 LED串LED2、第一二极管Dri、平衡电容Cb和次级绕组形成电流回路； 在变压器次级绕组感应电流的负半周，副边电流经由次级绕组、平衡电容Cb、第三二极管 Dri、第一输出电容Ctjl、第一 LED串LED1和第二二极管1),2形成电流回路。在上述两个过程 中，流过平衡电容Cb的电流方向相反。根据电荷平衡规律，在上述两个过程的开始时刻和 结束时刻，平衡电容Cb上电荷变化量为零。因此，若将变压器次级绕组感应电流的正半周 时间段和变压器次级绕组感应电流的负半周时间段设置为相匹配，则电路500可以实现第 一 LED串LED1和第二 LED串LED2的电流均衡。图11为根据本发明另一个实施例的电流型变换器电路600，其为本发明的第六实 施例。电路600对应于图5所示电压型变换器电路100，与图5所示电路100不同的是，电 路600的原边通过滤波电感Lf和滤波电容Cf组成的谐振网络将原边信号转化为电流形式。 因此，副边无需电感，只通过电容滤波即可得到输出电压。并且电路600为电流型变换器， 其对应的第一输出输出电容Ctjl和第二输出电容C。2由电压型的并联转为串联，第一 LED串 LED1和第二 LED串LED2也由并联转为串联。具体来说，电路600的变压器初级绕组的第一 端经由谐振网络耦接至原边变换器的输出端，即第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的串联耦接 点，其第二端耦接至第一输入电容C1和第二输入电容C2的串联耦接点。电路600的变压器 次级绕组的第一端耦接至平衡电容Cb的第一端，其第二端耦接至第一二极管Dri的阳极和 第二二极管Drf的阴极。第一输出电容Ctjl与第一 LED串LED1并联耦接后与并联耦接的第 二输出电容C。2与第二 LED串LED2串联耦接，四者的共同耦接点耦接至平衡电容Cb的第二 端。第一二极管Dri的阴极耦接至并联耦接的第一输出电压电容Ctjl和第一 LED串LED1的 另一个共同耦接点；第二二极管Drf的阳极耦接至并联耦接的第二输出电容C。2和第二 LED 串LED2的另一个共同耦接点。在电路600的变压器次级绕组感应电流的正半周，副边电流经由平衡电容Cb、次级 绕组、第一二极管Dri、第一输出电容Ctjl和第一 LED串LED1形成电流回路；在电路600的变压器次级绕组感应电流的负半周，副边电流经由第二输出电容C。2、第二 LED串LED2、第二二 极管Drt、次级绕组和平衡电容Cb形成电流回路。在上述两个过程中，流过平衡电容Cb的电 流方向相反。根据电荷平衡规律，在上述两个过程的开始时刻和结束时刻，平衡电容Cb上电 荷变化量为零。因此，若将变压器次级绕组感应电流的正半周时间段和变压器次级绕组感 应电流的负半周时间段设置为相匹配，则电路600可以实现第一 LED串LED1和第二 LED串 LED2的电流均衡。本发明还提出了一种发光二极管的驱动方法700，如图12所示。方法700包括如 下步骤步骤701，接收输入信号；步骤702，通过原边变换器将输入信号转化为第一输出信 号；步骤703，通过隔离变压器将第一输出信号传送至副边，得到副边信号；步骤704，判断 副边信号在正半周还是负半周；若副边信号为正半周，进入步骤705，副边电流以第一方向 流过平衡电容和副边变换器，得到第一驱动信号；若副边信号为负半周，进入步骤706，副 边电流以第二方向流过平衡电容和副边变换器，得到第二驱动信号；步骤707，分别用第一 驱动信号和第二驱动信号驱动LED串。其中所述第一方向和所述第二方向相反。需要指出的是，尽管在以上描述的实施例中在原边均采用了半桥型变换器，但是 也可以采用其他变换器如全桥变换器、推挽变换器等。另外，在上述实施例中，在副边采用 了倍流、全流型变换器，但是也可以使用其他变换器如全波型变换器。本发明并不局限于这 些原边变换器和/或副边变换器的具体实施方式
，本发明的主要特征在于将作为无源元 件的平衡电容与次级绕组相耦接，从而实现电流均衡。总而言之，无论上文说明如何详细，还有可以有许多方式实施本发明，说明书中所 述的只是本发明的具体实施例。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖 在本发明的保护范围之内。本发明实施例的上述详细说明并不是穷举的或者用于将本发明限制在上述明确 的形式上。在上述以示意性目的说明本发明的特定实施例和实例的同时，本领域技术人员 将认识到可以在本发明的范围内进行各种等同修改。本发明这里所提供的启示并不是必须应用到上述系统中，还可以应用到其它系统 中。可将上述各种实施例的元件和作用相结合以提供更多的实施例。可以根据上述详细说明对本发明进行修改，在上述说明描述了本发明的特定实施 例并且描述了预期最佳模式的同时，无论在上文中出现了如何详细的说明，也可以许多方 式实施本发明。上述电路结构及其控制方式的细节在其执行细节中可以进行相当多的变 化，然而其仍然包含在这里所公开的本发明中。如上述一样应当注意，在说明本发明的某些特征或者方案时所使用的特殊术语不 应当用于表示在这里重新定义该术语以限制与该术语相关的本发明的某些特定特点、特征 或者方案。总之，不应当将在随附的权利要求书中使用的术语解释为将本发明限定在说明 书中公开的特定实施例，除非上述详细说明部分明确地限定了这些术语。因此，本发明的实 际范围不仅包括所公开的实施例，还包括在权利要求书之下实施或者执行本发明的所有等 效方案。在下面以某些特定权利要求的形式描述本发明的某些方案的同时，发明人仔细考 虑了本发明各种方案的许多权利要求形式。因此，发明人保留在提交申请后增加附加权利 要求的权利，从而以这些附加权利要求的形式追述本发明的其它方案。
权利要求
一种发光二极管的驱动电路，包括变压器，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；原边变换器，其输入端接收输入信号，输出端耦接至所述初级绕组；副边变换器，具有第一和第二输入端，以及至少两个输出端以提供至少两路驱动信号分别给至少两串发光二极管；平衡电容，与所述次级绕组串联耦接，所述串联耦接的平衡电容和次级绕组耦接在所述副边变换器的第一输入端和第二输入端之间，用以实现所述至少两串发光二极管间的电流均衡。
2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述次级绕组感应信号的正半周时间 和负半周时间相匹配。
3.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，其中所述原边变换器选自半桥结构、全 桥结构、推挽结构组成的组中。
4.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，其中所述副边变换器包括第一二极管，其阴极作为所述副边变换器的第一输入端，其阳极耦接至副边参考地； 第二二极管，其阴极作为所述副边变换器的第二输入端，其阳极耦接至副边参考地； 第一电感，耦接在所述第一二极管的阴极和所述副边变换器的第一输出端之间； 第二电感，耦接在所述第二二极管的阴极和所述副边变换器的第二输出端之间。
5.如权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，其中所述副边变换器进一步包括 第一输出电容，耦接在所述副边变换器的第一输出端和副边参考地之间；第二输出电容，耦接在所述副边变换器的第二输出端和副边参考地之间。
6.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，其中所述副边变换器包括第一二极管、 第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电感和第二电感；其中所述第一二极管的阴极和所述第三二极管的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为所述 副边变换器的第一输入端；所述第二二极管的阴极和所述第四二极管的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为所述 副边变换器的第二输入端；第一电感，耦接在所述第三二极管的阴极和所述副边变换器的第一输出端之间； 第二电感，耦接在所述第四二极管的阴极和所述副边变换器的第二输出端之间； 所述第一二极管和所述第二二极管的阳极耦接至副边参考地。
7.如权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，其中所述副边变换器进一步包括 第一输出电容，耦接在所述副边变换器的第一输出端和副边参考地之间；第二输出电容，耦接在所述副边变换器的第二输出端和副边参考地之间。
8.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，还包括谐振网络，耦接在所述原边变换 器的输出端和所述初级绕组之间。
9.如权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，其中所述副边变换器包括第一二极管、 第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一输出电容和第二输出电容；其中所述第一二极管的阴极和所述第三二极管的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为所述 副边变换器的第一输入端；所述第二二极管的阴极和所述第四二极管的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为所述副边变换器的第二输入端；所述第三二极管的阴极作为所述副边变换器的第一输出端； 所述第四二极管的阴极作为所述副边变换器的第二输出端； 所述第一输出电容耦接在所述副边变换器的第一输出端和副边参考地之间； 所述第二输出电容耦接在所述副边变换器的第二输出端和副边参考地之间。
10.如权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，其中所述副边变换器包括第一二极 管、第二二极管、第一输出电容和第二输出电容，其中所述第一输出电容的一端和所述第二输出电容的一端串联耦接在一起，其串联耦接点 作为所述副边变换器的第一输入端；所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极耦接在一起，其共同耦接点作为所述 副边变换器的第二输入端；所述第一输出电容的另一端和所述第一二极管的阴极耦接在一起，其共同耦接点作为 所述副边变换器的第一输出端；所述第二输出电容的另一端和所述第二二极管的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为 所述副边变换器的第二输出端。
11.一种发光二极管的驱动电路，包括变压器组，所述变压器组包括N个变压器，其中N是自然数，所述N个变压器各自包括 初级绕组和次级绕组，所述N个初级绕组串联耦接；原边变换器，其输入端接收输入信号，输出端耦接至所述串联耦接的初级绕组； N个副边变换器，所述N个副边变换器各自具有第一和第二输入端，以及至少两个输出 端以提供至少两路驱动信号分别给至少两个发光二极管串；N个平衡电容，分别与所述N个次级绕组串联耦接，所述N个分别串联耦接的平衡电容 和次级绕组各自耦接在所述N个副边变换器的第一输入端和第二输入端之间，用以实现所 述发光二极管串间的电流均衡。
12.如权利要求11所述的驱动电路，其特征在于，所述次级绕组感应信号的正半周时 间和负半周时间相匹配。
13.如权利要求11所述的驱动电路，其特征在于，其中所述原边变换器选自半桥结构、 全桥结构、推挽结构组成的组中。
14.如权利要求11所述的驱动电路，其特征在于，其中所述N个副边变换器各自包括 第一二极管，其阴极作为所述副边变换器的第一输入端，其阳极耦接至副边参考地； 第二二极管，其阴极作为所述副边变换器的第二输入端，其阳极耦接至副边参考地； 第一电感，耦接在所述第一二极管的阴极和所述副边变换器的第一输出端之间； 第二电感，耦接在所述第二二极管的阴极和所述副边变换器的第二输出端之间。
15.如权利要求14所述的驱动电路，其特征在于，其中所述N个副边变换器各自进一步 包括第一输出电容，耦接在所述副边变换器的第一输出端和副边参考地之间； 第二输出电容，耦接在所述副边变换器的第二输出端和副边参考地之间。
16.如权利要求11所述的驱动电路，其特征在于，其中所述N个副边变换器各自包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电感和第二电感；其中所述第一二极管的阴极和所述第三二极管的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为所述 副边变换器的第一输入端；所述第二二极管的阴极和所述第四二极管的阳极耦接在一起，其共同耦接点作为所述 副边变换器的第二输入端；第一电感，耦接在所述第三二极管的阴极和所述副边变换器的第一输出端之间； 第二电感，耦接在所述第四二极管的阴极和所述副边变换器的第二输出端之间； 所述第一二极管和所述第二二极管的阳极耦接至副边参考地。
17.如权利要求16所述的驱动电路，其特征在于，其中所述副边变换器进一步包括 第一输出电容，耦接在所述副边变换器的第一输出端和副边参考地之间；第二输出电容，耦接在所述副边变换器的第二输出端和副边参考地之间。
18.一种发光二极管的驱动方法，包括 接收输入信号；通过原边变换器将所述输入信号转化为第一输出信号； 通过隔离变压器将所述第一输出信号传送至副边，得到副边信号；其中 在所述副边信号的正半周，副边电流以第一方向流过平衡电容和副边变换器，得到第 一驱动信号；在所述副边信号的负半周，副边电流以第二方向流过平衡电容和副边变换器，得到第 二驱动信号；其中所述第一方向和所述第二方向相反，所述第一驱动信号和所述第二驱动信号用以驱动 所述发光二极管。
全文摘要
本申请公开了一种发光二极管的驱动电路和驱动方法。该驱动电路包括变压器，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；原边变换器，其输入端接收输入信号，输出端耦接至所述初级绕组；副边变换器，具有第一和第二输入端，以及至少两个输出端以提供至少两路驱动信号分别给至少两串发光二极管；平衡电容，与所述次级绕组串联耦接，所述串联耦接的平衡电容和次级绕组耦接在所述副边变换器的第一输入端和第二输入端之间，用以实现所述至少两串发光二极管间的电流均衡。
文档编号H05B37/02GK101888731SQ20101022985
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者张军明 申请人:成都芯源系统有限公司