专利名称：一种由次级侧控制的半桥架构的led驱动电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种LED的驱动电路，尤其涉及ー种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路。
背景技术：
LED的驱动电路主要用于驱动LED显示设备的发光二极管灯串。现有技术中常用的LED的驱动电路如图I所示其用于给数个发光二极管灯串 LEDl-LEDn供电，其包括PFC前级升压(Boost)电路91、半桥谐振降压(Buck)电路92、后级升压电路93及控制模块94。PFC前级升压电路91输出约为400伏特左右的直流电供给半桥谐振降压电路92，半桥谐振降压电路92将400伏特左右的直流电转换为24伏特的直流电后，再经过后级升压电路93将此24伏特的直流电再升压为发光二极管灯串LEDfLEDn所需的工作电压，如100伏特，作为发光二极管灯串LEDfLEDn的供电输入电压。控制模块94具有次级控制单元940及数个定电流电路94广定电流电路94η，该次级控制单元940是接受定电流电路94广定电流电路94η之输出之电压来控制发光二极管灯串LEDfLEDn之输入电压，以便让所有LED灯串工作时处于电流恒定状态，通过开关信号(0N/0FF)来控制该次级控制単元940工作与否，并最终控制该后级升压电路93是否要工作，通过调光信号来控制发光二极管灯串LEDfLEDn发光或是不发光来调控发光二极管灯串LEDfLEDn的平均亮度大小。上述的交换式直流电源装置的技术缺点如下I、组件成本较高半桥谐振降压电路92需要有初级控制単元940;后级升压电路93需要有能承受输出功率较大的电感LI、N沟道场效应管Q3、输出整流ニ极管D3;初级控制単元940、电感L1、N沟道场效应管Q3、输出整流ニ极管D3和一般的被动组件相比需要较高成本，又加上控制模块94的次级控制単元940，无法降低整体组件的成本，同时所述交換式直流电源装置采用先降压再升压的电路设计方式不仅造成设计成本偏高问题，同时因电子零件数较多也増加了整个电路设计的复杂度。2、转换效率低所述交换式直流电源装置将输入电压约400伏特先经半桥谐振降压电路92降压为24伏特再经后级升压电路93升压为100伏特以作为发光二极管灯串LEDf LEDn所需的工作电压，此种先降压再升压的方式进行两次能量转换，使得电源转换效率差，而损耗的电能通常转换为热能，目前LED显示设备通常设计成薄型设备，而薄型设备内部空间小，造成散热效果差，若电源转换效率低，则可能造成LED显示设备内部温度较高，这不仅造成能源浪费，而且也在一定程度上影响到了液晶显示产品的使用寿命。未来对于功率较高的LED显示设备要求电源的转换效率日趋严格，如何提高转换效率是一大研究课题。
发明内容[0009]本实用新型目的是提供一种成本低、效率高的由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路。为了实现以上目的，本实用新型采用以下技术方案一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路，其连接数个发光二极管灯串，所述由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路包括输出直流电压的PFC前级升压电路，其还包括半桥式开关电源电路、回馈电路、隔离驱动变压器及控制单元，所述半桥式开关电源电路连接于PFC前级升压电路和各发光二极管灯串的输入端之间，半桥式开关电源电路设有第一开关、第二开关、降压变压器、第一ニ极管、第二ニ极管及滤波电容，所述第一开关和第二开关分别设有控制端、第一端及第ニ端，降压变压器设有初级绕组、第一次级绕组及第二次级绕组，且每个绕组具有打点端和非打点端；回馈电路与各发光二极管灯串的输出端连接；隔离驱动变压器与半桥式开关电源电路连接，设有次级绕组、第一初级绕组及第ニ初级绕组，且每个绕组具有打点端和非打点端；控制单元连接于回馈电路与隔离驱动变压器之间。所述半桥式开关电源电路还设有第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第一电容，并且所述控制単元设有控制芯片和设置在控制芯片上的数个控制接脚，所述控制接脚包括第一输出接脚及第ニ输出接脚，第一输出接脚及第ニ输出接脚分别通过隔离驱动变压器连接第一开关及第ニ开关，隔离驱动变压器的次级绕组的打点端连接于第一输出接脚，次级绕组的非打点端连接于第二输出接脚；隔离驱动变压器的第一初级绕组的非打点端连接于初级侧地，且其非打点端与降压变压器的初级绕组的非打点端之间连接所述第一电容，第一初级绕组的打点端与第二开关的控制端连接，且第一初级绕组的打点端与第二开关的控制端之间连接有所述第一电阻，第二初级绕组的非打点端与第一开关的控制端连接，且第二初级绕组的非打点端与第一开关的控制端之间连接有所述第二电阻；第二初级绕组的打点端连接在第一开关的第二端与第二开关的第一端之间，且该第一开关的控制端与第二开关的第一端之间连接有所述第三电阻，第二开关的控制端与第一初级绕组的非打点端之间连接有所述第四电阻。所述的ー种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路还设有第二电容，所述第二电容连接设于所述隔离驱动变压器的次级绕组的非打点端与第二输出接脚之间。所述半桥式开关电源电路还包括第四电容，第四电容的一端与PFC前级升压电路的输出端和第一开关的第一端连接，第四电容的另一端与第一电容和降压变压器的初级绕组的非打点端连接。所述第一开关和第二开关皆为N沟道场效应晶体管，其中第一开关和第二开关的控制端为N沟道场效应晶体管的栅极端，第一开关和第二开关的第一端为N沟道场效应晶体管的漏极端，第一开关和第二开关的第二端为N沟道场效应晶体管的源极端。所述回馈电路包括数个电流调节器，各电流调节器连接于各发光二极管灯串的输出端，各电流调节器设有均流単元和采样电阻，各均流単元串接在各发光二极管灯串的输出端与各采样电阻之间；所述控制単元的控制接脚还包括数个补偿接脚和数个反馈接脚，各补偿接脚和各均流单元连接，各反馈接脚与各采样电阻连接。所述各均流単元包括PNP型晶体管和电阻，各电阻两端跨接于各PNP型晶体管的发射极与基极之间。所述各均流単元包括N沟道场效应晶体管。所述回馈电路还包括侦测模块，所述侦测模块设有数个ニ极管，各ニ极管的阴极连接于各发光二极管灯串的输出端；所述控制単元的控制接脚还包括侦测接脚，所述侦测模块的各ニ极管的阳极连接于该侦测接脚。本实用新型由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路的有益效果在于I、降低成本节省传统半桥谐振降压电路所需的初级控制単元及后级升压电路等组件的设置成本，可降低整个LED灯管驱动电路的设计成本。2、转换效率佳本实用新型的架构只需一次降压转换，电源转换效率高，无需如以往先降压再升压的方式进行两次能量转换，可节能环保。3、整合控制且设计简化本实用新型的架构仅需一个控制単元，避免以往将前级电路、后级电路分别采用不同的个别控制器的调控方式，电路设计简洁且易于控制。
以下结合附图
和具体实施方式
对本实用新型作进ー步详细说明图I是现有技术中常用的LED的驱动电路示意图；图2是本实用新型的电路功能模块示意图；图3是本实用新型的第一实施例的电路示意图；图4是图3的其中ー发光二极管灯串的输出端连接PNP型晶体管的部分电路示意图；图5是本实用新型的图3的半桥式开关电源电路12的工作时序图；图6是本实用新型的第二实施例的电路示意图；图7是图6的其中ー发光二极管灯串的输出端连接N沟道场效应晶体管的部分电路^^意图；图8是本实用新型的第三实施例，即第一实施例不含第四电容的电路示意图；图9是本实用新型的第四实施例，即第二实施例不含第四电容的电路示意图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型的较佳实施例的功能模块图，一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路连接数个发光二极管灯串LEDf LEDn，该LED驱动电路包括输出直流电压的PFC前级升压电路11，所述由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路还包括半桥式开关电源电路12、回馈电路3、隔离驱动变压器14和控制单元10。所述PFC前级升压电路11的输出端连接半桥式开关电源电路12且输出直流电压供给半桥式开关电源电路12 ;半桥式开关电源电路12连接在各发光二极管灯串LEDfLEDn的输入端与隔离驱动变压器14之间，该隔离驱动变压器14输出两组相位差180度的脉宽调制信号(PWM)来驱动半桥式开关电源电路12进行做电压及能量转换，以输出发光二极管灯串LEDfLEDn工作所需的直流电压给该发光二极管灯串LEDl LEDn。所述回馈电路3包括电流调节器13广13η和侦测单元2，电流调节器13广13η和侦测单元2连接各发光二极管灯串LEDfLEDn的输出端，并通过侦测单元2侦测各发光二极管灯串LEDfLEDn的输出电压。所述控制単元10连接在回馈电路3与隔离驱动变压器14之间，依据回馈电路3中的侦测单兀2来侦测工作时各发光二极管灯串LEDfLEDn中输出端电压最低的那ー发光ニ极管灯串LEDi (I彡i彡η)的输出端电压以产生两组占空比Duty小于50%且相位差为180度的脉宽调制信号(PWM)，通过隔离驱动变压器14来驱动半桥式开关电源电路12，使半桥式开关电源电路12输出发光二极管灯串LEDfLEDn所需的工作电压；该控制单元10还依据各电流调节器13f 13η采样反馈电压来与各电流调节器一起控制各发光二极管灯串 LEDfLEDn工作时的电流处于大小恒定状态以及还通过调光控制信号来控制各电流调节器13Γ 3η内部晶体管的开与关，从而达到控制各发光二极管灯串LEDfLEDn工作(发光)与不工作(不发光)的时间比例，最终控制该发光二极管灯串LEDfLEDn的平均亮度。參阅图3，本实用新型一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路用于驱动多数个发光二极管灯串LEDfLEDn，其包括控制单元10、PFC前级升压电路11、半桥式开关电源电路12、数个电流调节器13f 13η、侦测模块2和连接于控制单元10与半桥式开关电源电路12之间的隔离驱动变压器14，各组件的作用及连接关系介绍如下半桥式开关电源电路12设有第一开关Ql (本实施例为N沟道场效应晶体管)、第ニ开关Q2(本实施例为N沟道场效应晶体管)、降压变压器121、第一电容Cl、滤波电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一ニ极管Dl和第二ニ极管D2。半桥式开关电源电路12的第四电容C4和第一电容Cl与第一开关Ql和第二开关Q2正好组成ー个“H”型电桥的两臂，降压变压器121被跨接于该电桥两臂的中间，故整体架构称为H型「半桥式」。半桥式开关电源电路12的第一开关Ql、第二开关Q2的两端分别并联ニ极管(该ニ极管为开关本身寄生的ニ极管，也可为外加的ニ极管)，ニ极管的作用是由于变压器121的初级绕组NI"存在漏感问题，当第一开关Q1、第二开关Q2其中之ー开关(如Q1)由导通变为截止状态时，为了避免初级绕组N”漏感产生的反电动势将该开关(如Ql)的漏极与源极击穿，故此时另一个开关(如Q2)并联的ニ极管将正向导通，即如第一开关Ql截止吋，第二开关Q2并联ニ极管做续流动作。电流调节器13广13η连接于各发光二极管灯串LEDfLEDn的输出端，其数量与发光二极管灯串LEDfLEDn数量相符，各电流调节器13广13η设有均流单元15广15η和采样电阻Rll Rln，各发光二极管灯串LEDfLEDn的输出端与各采样电阻Rll Rln之间串接各均流单元15广15η ;采样电阻RlfRln是用来设置每ー发光二极管灯串LEDl-LEDn正常工作时的电流大小；控制单元10设有ー參考电压Vref，采样电阻RlfRln的电阻值都为R时，则每ー发光二极管灯串LEDfLEDn的电流为Vref/R，使各发光二极管灯串LEDfLEDn的电流值都相等。控制单元10设有控制芯片101和连接在控制芯片101的数个控制接脚，所述控制接脚包括调光接脚111、开关接脚112、第一输出接脚113、第二输出接脚114、控制发光二极管灯串LEDfLEDn的输出端电压的侦测接脚115，n个补偿接脚COMPrCOMPn和η个反馈接脚FBf FBn，分别介绍如下调光接脚111用于输入突发模式(Burst-mode)的调光(DIM)信号以控制发光二极管灯串LEDfLEDn工作(发光)与不工作(不发光)的时间比例(也称占空比duty)，从而控制发光二极管灯串LEDfLEDn的平均亮度；本实施例中，电阻R2f R2n两端跨接于PNP型晶体管QlfQln的发射极(E)与基极⑶之间，为该PNP型晶体管QlfQln提供基极的偏置电流。当调光接脚111的突发模式(Burst mode)调光信号输入为低电位信号(low levelsignal)时，控制芯片101内部均流的运算放大器(OP)输出端会呈现为高阻抗状态，故此时可通过电阻R21 R2n为其PNP型晶体管QlfQln的基极提供与发光二极管灯串LEDfLEDn输出端相接近电压使PNP型晶体管QlfQln由导通变为截止状态，通过改变调光信号DM的占空比大小来改变发光二极管灯串LEDfLEDn的平均亮度。开关接脚112用于控制控制芯片101工作与否，在工作(ON)吋，该开关接脚112接收一高电位号信；在待机状态(OFF)下，开关接脚112将接收一低电位信号，使控制芯片 101被关闭，以达到液晶显不广品在待机时，更加节能省电。补偿接脚C0MP C0MPn的数量与发光二极管灯串LEDfLEDn的数量相符，且连接PNP型晶体管QlfQln的基极⑶。反馈接脚FBfFBn的数量与发光二极管灯串LEDfLEDn的数量相符且与各采样电阻RlfRln的一端相连接，而采样电阻RlfRln的另一端接次级侧地。反馈接脚FBfFBn接收相对应采样电阻RlfRln采样到的电压，该采样到的电压输入到控制芯片101内部相对应的运算放大器(OP)的非反相输入端并与运算放大器(OP)反相输入端參考电压Vref做比较，以便使该运算放大器(OP)输出补偿电压给均流単元15f 15η的PNP型晶体管QlTQln的基极端来控制各发光二极管灯串LEDfLEDn在工作时能将各发光二极管灯串LEDfLEDn之间存在的电压差落在各PNP型晶体管QlfQln的发射极(E)与集极(C)之间，以达到每ー发光二极管灯串LEDfLEDn在工作时的电流均为基本大小值ー样的恒定电流。侦测接脚115是依据侦测到发光二极管灯串LEDfLEDn中输出端电压最低的那ーLED灯串LEDi (I ( i彡η)输出端的电压VLEDi(QUt)而得到侦测电压Vdet=VLEDi(QUt)+Vf(Dli)，(其中Vf(Dli)为LED灯串LEDi对应的侦测ニ极管Dli的正向导通电压)来决定第一输出接脚113和第二输出接脚114输出的脉宽调制(PWM)信号的占空比(Duty)大小，确保半桥式开关电源电路12输出给发光二极管灯串LEDfLEDn的电压均能在调光信号(DIM)为高电位时让所有发光二极管灯串LEDfLEDn正常工作。侦测模块2具有数个ニ极管Dlf Dln，各ニ极管DlfDln的阳极连接于侦测接脚115，各ニ极管DlfDln的阴极连接于各发光二极管灯串LEDfLEDn的输出端，各ニ极管DlfDln是侦测各发光二极管灯串LEDfLEDn中输出端电压最低的那ー LED灯串LEDi(I彡i彡η)输出端的电压VLEDi(0Ut)而得到侦测电压Vdet=VLEDi(0Ut)+Vf(Dli),其中Vf(Dli)为LED灯串LEDi对应的侦测ニ极管Dli (l^i^ η)的正向导通电压，并从侦测接脚115传输给控制芯片101进行反馈处理，并由控制芯片101的第一输出接脚113和第二输出接脚114输出两组脉宽调制(PWM)信号通过隔离驱动变压器14来驱动第一开关Ql和第二开关Q2，从而控制降压变压器121输出电能的大小，以达到控制提供给各发光二极管灯串的输入端电压更加合理，同时确保半桥式开关电源电路12输出给发光二极管灯串LEDfLEDn的电压均能在调光信号(DM)为高电位时让所有发光二极管灯串LEDfLEDn工作在大小恒定状态。降压变压器121设有初级绕组NI "、第一次级绕组N2 "和第二次级绕组N3 "，第ー开关Ql和第二开关Q2为N沟道场效应晶体管，设有控制端、第一端和第二端，其中控制端为N沟道场效应晶体管的栅极端,第一端为N沟道场效应晶体管的漏极端,第二端为N沟道场效应晶体管的源极端。该初级绕组NI "的非打点端与电容Cl、C4的一端连接，该初级绕组NI "的打点端与第一开关Ql的源极端和第二开关Q2的漏极端连接，电容Cl的另一端与第二开关Q2的源极端接初级侧地，电容C4的另一端与第一开关Ql的漏极端连接在PFC前级升压电路11的输出端，以接收PFC前级升压电路11输出的约400V左右的直流电作为半桥式开关电源电路12的输入电压，第一开关Ql的栅极端与第三电阻R3、第二电阻R2的一端连接，第三电阻R3的另一端接第一开关Ql (N沟道场效应晶体管)的源极端；第二开关Q2的栅极端与第 四电阻R4、第一电阻Rl的一端连接，第四电阻R4的另一端接初级侧地。隔离驱动变压器14设有次级绕组NI、第一初级绕组N2和第二初级绕组N3 ;其中，次级绕组NI的打点端连接第一输出接脚113，次级绕组NI的非打点端连接第二输出接脚114，且次级绕组NI的非打点端与第二输出接脚114之间偶接有第二电容C2。本实用新型的控制方式为控制单元10通过隔离驱动变压器14控制系统操作在第一模式或第二模式，分述如下第一模式是第一开关Ql导通和第二开关Q2截止时，输入电流经过路径第四电容C4正端一第一开关Ql漏扱一第一开关Ql源扱一降压变压器121初级绕组NI "的打点端—降压变压器121初级绕组NI"的非打点端一第四电容C4负端；该第一模式的第四电容C4为放电状态，同时第一电容Cl为充电状态。第二模式是第二开关Q2导通和第一开关Ql截止时，输入电流经过路径第一电容Cl正端一降压变压器121初级绕组NI"的非打点端一降压变压器121初级绕组NI"的打点端一第二开关Q2漏极一第二开关Q2源极一第一电容Cl负端；该第二模式的第一电容Cl为放电状态，同时第四电容C4为充电状态。第四电容C4、第一电容Cl在交替的做充放电动作，两个充有电的第四电容C4、第ー电容Cl相当于两个电源串联，由于第四电容C4、第一电容Cl选择的是完全一样的參数的电容，故当PFC前级升压电路11输出400V左右的电压提供给第四电容C4、第一电容Cl做充放电时，其第四电容C4与第一电容Cl电容相连接的那一端电压平均值约为200V左右即第一电容Cl两端与第四电容C4两端各分到平均电压约为200V左右。当第一开关Ql导通时，第四电容C4两端的电压被加到降压变压器121的初级绕组NI"的a、b两端，第四电容C4将通过降压变压器121的初级绕组NI"进行放电；同吋，由于互感的作用在降压变压器121的第二次级绕组N3"的两端也会感应ー电压Vec=Vab*N3" /NI" =200V*N3 " /NI "，该感该电压所产生ー电流从第二ニ极管D2阳极端流入，第二ニ极管D2阴极端流出，经过滤波电容C3滤波后提供给发光二极管灯串LEDl LEDn工作。当第一开关Ql由导通转为截止时，第二开关Q2则由截止转为导通，第一电容Cl两端的电压被加到降压变压器121的初级绕组NI"的两端部(b)、(a)，第一电容Cl也将通过降压变压器121的初级绕组NI"进行放电；同理，由于电磁感应的作用在降压变压器121的第一次级绕组N2"的两端产生ー感应电压Vdc=Vdc*N2" /NI" =200V*N2" /NI"，该感应电压产生ー电流从第一ニ极管Dl正端流入，Dl负端流出，经过输出滤波电容C3滤波后提供给发光二极管灯串LEDfLEDn工作。根据半桥电路的工作特点，在降压变压器121的第一次级绕组N2"的两端输出电压是ー个脉冲宽度与第二开关Q2导通时间对应的方波；第二次级绕组N3"的两端输出电压是ー个脉冲宽度与第一开关Ql导通时间对应的方波。另外，由于输入电压直接与第四电容C4和第一电容Cl连接在一起，因此，在任ー时刻，当ー个电容器在进行放电的时候，另ー个电容器就会进行充电，第一电容Cl和第四电容C4充、放电的电荷为相等。參阅图4，以灯串LEDl为例，其输出端连接PNP型晶体管Qll发射极(E)，控制芯片101内部具有一运算放大器(OPl)，其反相输入端(-)输入參考电压Vref，非反相输入端(+)经FBl接脚与PNP型晶体管Qll集极(C)和采样电阻Rll连接，输出端则连接于补偿接脚COMPl ;运算放大器(OPl)是用于比较參考电压Vref和反馈电压Vfbi。正常工作时，运算放大器(OPl)非反相输入端电压VFB1=Vm=Vref，半桥式开关电源 电路12的输出端电压Vout提供给发光二极管灯串LEDl的输入端供电，当发光二极管灯串LEDl流过电流Iledl=VK11/Rll=Vref/Rll时，在发光二极管灯串LEDl上的压降为Vf，则在PNP型晶体管Qll的发射极与集电极之间的压降Vec=Vwt-Vf-Vref^假设当灯串LEDl的输入端电压Vout在某ー时刻下降Λ V时，即此时灯串LEDl输入端电压Vout" =Vout- Δ V,灯串LEDl电流将下减小Λ I，即灯串LEDl电流降低到Iledl' =Vref/Rl I- Λ I，采样电阻Rl I所采样到电压将降低Λ I*R11，使得运算放大器(OPl)非反相输入端(+)的电压比反相输入端(_)的电压小Λ I*R11，使得运算放大器(OPl)输出端(COMPl)的电压下降Λ VI，而PNP型晶体管Qll的基极与该运算放大器(OPl)输出端(COMPl)相连接，故PNP型晶体管Qll的发射极与基极之间的电压Veb増加Λ VI，即此时该运算放大器(OPl)输出ー被补偿过的电压Veb给PNP型晶体管Qll的基极端使得该PNP型晶体管Qll发射极与基极之间电流Ieb増加Λ I β ( β晶体管Qll放大倍数)，从而使得PNP型晶体管Qll发射极与集极之间电流増大Λ I，即经过运算放大器(OPl)及PNP型晶体管Qll调节之后，灯串LEDl的电流Iledl" =Iled/ + Δ I=Vref/Rll仍为Vref/Rll不变，同时PNP型晶体管Qll发射极与集极之间的电压将下降Λ V，即经过运算放大器(OPl)及PNP型晶体管Qll调节之后，在PNP型晶体管Qll的发射极与集电极之间的压降V =Vout-Λ V-Vf-Vref。假设当灯串LEDl的输入端电压Vout在某一时刻上升Λ V时，即此时灯串LEDl输入端电压Vout" =Vout+ Δ V，灯串LEDl电流将下增大Λ I，即灯串LEDl电流上升到Iledl' =Vref/Rl 1+ Λ I，采样电阻Rl I所采样到电压将增大Λ I*R11，使得运算放大器(OPl)非反相输入端电压比反相输入端电压大Λ I*R11，使得运算放大器(OPl)输出端电压上升Λ VI，而PNP型晶体管Qll的基极与该运算放大器(OPl)输出端相电连接，故PNP型晶体管Qll发射极与基极之间的电压Veb減少Λ VI，即此时该运算放大器(OPl)输出ー被补偿过的电压Veb给PNP型晶体管Qll的基极端使得该PNP型晶体管Qll发射极与基极之间电流Ieb減少Λ I/ β (β晶体管Qll放大倍数)，从而使得PNP型晶体管Qll发射极与集极之间电流减少Λ I，即经过图4所示OPl和晶体管Qll调节之后，灯串LEDl的电流Iledl" =W - Δ I=Vref/Rll仍为Vref/RlI不变，同时PNP型晶体管Qll发射极与集极之间的电压将上升Λ V,即经过图4所示OPl及均晶体管Qll调节之后，降落在PNP型晶体管Qll的发射极与集电极之间的压降VJ =Vout+ Δ V-Vf-Vref。侦测接脚115(以下简称DET接脚)与ニ极管Dll-Dln阳极端连接，ニ极管Dlf Dln阴极端分别对应与灯串LEDfLEDn输出端相连接，控制芯片101内部一上拉偏置电源产生Ibias电流并与DET接脚和内部误差放大器GM/EA其中之一的输入端相连接，内部误差放大器GM/EA另ー输入端接一基准电源Vref2，假设DET接脚侦测灯串LEDl输出端电压最低且为Vledl(wt)，DET接脚电压Vdet=Vledl(wt)+Vdii，Vdii为ニ极管Dll正向导通电压，该DET接脚电压将与误差放大器GM/EA另ー输入端接基准电源Vref2比较，比较之后电压经过误差放大后再提供给控制芯片101内部的反馈信号处理和输出PWM方波产生电路，并在控制芯片101的第一输出接脚113和第二输出接脚114输出占空比(Duty)大小相等，相位差180度的PWM方波。參阅图5，为图3的半桥式开关电源电路12的工作时序图，该时序图中每一波形均为理想状态，即不考虑降压变压器121漏感的存在，因此就不需要考虑第一开关Q1，第二 开关Q2的漏极与源极之间并联ニ极管的续流问题。控制单元10的控制芯片101的第一输出接脚113是输出电压Vqut i及第ニ输出接脚114是输出电压Votit 2,然后透过隔离驱动变压器14的次级绕组NI将Votit i与Vtot 2输出的PWM方波的电压按所绕的圈数比N2/N1及N3/N1被分别感应到第一初级绕组N2和第二初级绕组 N3 绕组，然后以电压 Vqijb= (Vout 2-Voutj) *N3/N1 及电压 Vq2jb= (Voutj-Vout 2) *N2/N1 分别控制第一开关Q1、第二开关Q2动作，再驱使降压变压器121将工作时落在初级绕组NI"两端的电压Vab的能量转移到第二次级绕组N3 "以产生ー感应电压Nec，且电压Vab的能量转移到第一次级绕组N2"以产生ー感应电压Vd。，该电压Vec与电压Vdc经过第二ニ极管D2及第一ニ极管Dl整流，且经过滤波电容C3进行滤波后产生ー发光二极管灯串LEDfLEDn所需的直流电供应给该发光二极管灯串LEDfLEDn工作，进ー步详细说明不同期间tl、t2的组件动作原理如下。期间tl :控制单元10的控制芯片101的第一输出接脚113是输出电压Vqut i为高电位(Vout)，控制单元10的控制芯片101的第二输出接脚114是输出电压Votit 2为低电位(OV)吋，隔离驱动变压器14次级绕组NI的打点端电压为高电位，用“ + ”表示，非打点端电压为低电位，用“-”表示。依据变压器感应原理及特点同一变压器每个绕组打点端所感应的电位极性均相同，同一变压器每个绕组非打点端所感应的电位极性也均相同，此吋，隔离驱动变压器14的第一初级绕组N2的打点端感应到电位为“ + ”，非打点端感应到电位为；隔离驱动变压器14的第二初级绕组N3的打点端感应到电位为“ + ”，非打点端感应到电位为；由于第一开关Ql的栅极通过第二电阻R2与隔离驱动变压器14的第ニ初级绕组N3的非打点端相连接，第一开关Ql的源极与隔离驱动变压器14的第二初级绕组N3的打点端相连接，故此时第一开关Ql栅极与源极感应电压Vqub= (VOTT—2-VOTT1)*N3/Nl=-Vout*N3/Nl为低电位，第一开关Ql截止；由于第二开关Q2的栅极通过第一电阻Rl与隔离驱动变压器14的第一初级绕组N2的打点端相连接，第二开关Q2的源极与隔离驱动变压器14的第一初级绕组N2的非打点端相电连接，故此时第二开关Q2栅极与源极感应电压VQ2_GS= (νουτ_ι_νουτ_2) *N2/N1 =Vout*N3/Nl 为高电位,第二开关 Q2 导通；当第一开关 Ql 截止，第二开关Q2导通时，第一电容Cl开始放电，第四电容C4开始充电，第一电容Cl放电路径第一电容Cl正端一降压变压器121初级绕组NI"的非打点端(b)—降压变压器121初级绕组NI"的打点端(a)—第二开关Q2漏扱一第二开关Q2源扱一第一电容Cl负端；此时，变压器121初级绕组NI"的非打点端(b)为高电位且为“ + ”，打点端(a)为低电位0V，为故 Vab=Va-Vb=-Vb=-200V。依据变压器感应原理及特点同一变压器每个绕组打点端所感应的电位极性均相同，同一变压器每个绕组非打点端所感应的电位极性也均相同，故变压器121第一次级绕组N2"非打点端(d)感应到一个高电位，为“ + ”，打点端(c)为低电位0V，为“_，，，故Vdc=Vd-Vc=Vd=200V*N2 " /NI "，该Vdc电压经过第一 ニ极管Dl整流且经过C3电容滤波之后提供给发光二极管灯串做为供电输入电压；同时，变压器121第二次级绕组N3"非打点端感应到一个高电位(0V)，为“ + ”，打点端(e)为负电位，为故Vec=Ve-Vc=Ve=-200V*N3 " /NI "，故第二ニ极管 D2 处于截止状态。期间t2 :控制单元10的控制芯片101的第一输出接脚113是输出电压Vqut i为 低电位(0V)，控制单元10的控制芯片101的第二输出接脚114是输出电压Vqut 2为高电位(Vout)吋，隔离驱动变压器14次级绕组NI的打点端电压为低电位，用“-”表示，非打点端电压为高电位，用“ + ”表示；依据变压器感应原理及特点同一变压器每个绕组打点端所感应的电位极性均相同，同一变压器每个绕组非打点端所感应的电位极性也均相同，此时，隔离驱动变压器14的第一初级绕组N2的打点端感应到电位极性为非打点端感应到电位极性为“ + ” ；隔离驱动变压器14的第二初级绕组N3的打点端感应到电位极性为非打点端感应到电位极性为“ + ”。由于第一开关Ql的栅极通过第二电阻R2与隔离驱动变压器14的第二初级绕组N3的非打点端连接，第一开关Ql的源极与隔离驱动变压器14的第二初级绕组N3的打点端连接，故此时第一开关Ql栅极与源极感应电压Vqub= (VQUT—2-VQUT1)*N3/Nl=Vout*N3/NI为高电位，第一开关Ql导通；由于第二开关Q2的栅极通过第一电阻Rl与隔离驱动变压器14的第一初级绕组N2的打点端相电连接，第二开关Q2的源极与隔离驱动变压器14的第一初级绕组N2的非打点端相电连接，故此时第二开关Q2栅极与源极感应电压Vq2Cs= (Voutj 一 V0UT 2)*N2/Nl=-Vout*N3/Nl为负电位，第二开关Q2截止；当第一开关Ql导通，第二开关Q2截止时，第一电容Cl开始充电，第四电容C4开始放电，第四电容C4放电路径第四电容C4正端一第一开关Ql漏扱一第一开关Ql源扱一降压变压器121初级绕组NI"的打点端一降压变压器121初级绕组NI"的非打点端一第四电容C4负端；此时，变压器121初级绕组NI"的非打点端(b)为低电位，为打点端(a)为高电位，为“ + ”，故Vab=Va-Vb=400V-200V=200V。依据变压器感应原理及特点同一变压器每个绕组打点端所感应的电位极性均相同，同一变压器每个绕组非打点端所感应的电位极性也均相同，故降压变压器121第一次级绕组N2"非打点端(d)感应到一个负电位，为打点端(C)为高电位0V，为“ + ”，故Vdc=Vd-Vc=Vd=-200V*N2 " /NI "，故第一ニ极管 Dl 处于截止状态。同时，变压器121第二次级绕组N3"非打点端(C)感应到一个低电位0V，为打点端(e)为高电位，为“ + ”，故Vec=Ve-Vc=Ve=200V*N3" /NI"，故D2整流ニ极管处于导通状态，Vec电压经过第二ニ极管D2整流且经过C3电容滤波之后提供给发光二极管灯串LEDl LEDn做为供电输入电压。[0080]本实用新型的特点在于通过隔离驱动变压器14做初次侧隔离以及通过该变压器14次级绕组NI将控制单元10的控制芯片101的第一输出接脚113和第二输出接脚114是输出的相位差180度的PWM方波感应到该变压器第一初级绕组N2和第二初级绕组N3，从而实现了次级的控制単元10通过隔离驱动变压器14控制驱动第一开关Q1、第二开关Q2，使得降压变压器121将电能传送给发光二极管灯串LEDfLEDn供电输入端，使发光二极管灯串LEDfLEDn得到所需的电能而正常工作。參阅图6及图7，本实用新型的第二较佳实施例中，将如图4的各均流单元15fl5n分别由N沟道场效应晶体管Qir Qlni取代；其控制芯片101内部各均流运算放大器的非反向输入端改接Vref,而反向输入端改接为与相对应采用电连接的反馈接脚FBI FBn。在实际应用中为了节省成本，也可省略第四电容C4而只使用ー个第一电容Cl亦 可，因此如图8及图9只采用单个第一电容Cl的电路架构也属于本实用新型的范畴。图8为本实用新型的第三较佳实例，一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路也具有类似图3的控制单元10、PFC前级升压电路11、半桥式开关电源电路12、回馈电路3及隔离驱动变压器14，但是与图3相比，少了第四电阻C4，即采用“h”型架构的半桥驱动电路架构。图9为本实用新型的第四较佳实例，一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路也具有类似图6的控制单元10、PFC前级升压电路11、半桥式开关电源电路12、回馈电路3’及隔离驱动变压器14，但是与图6相比，少了第四电阻C4，即采用“h”型架构的半桥驱动电路架构。综上所述，本实用新型一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路的有益效果在于I、降低成本节省传统半桥谐振降压电路所需的初级控制単元及后级升压电路等组件的设置成本，可降低整个LED灯管驱动电路的设计成本。2、转换效率佳本实用新型的架构只需一次降压转换，电源转换效率高，无需如以往先降压再升压的方式进行两次能量转换，可节能环保。3、整合控制且设计简化本实用新型的架构仅需一个控制単元10，避免以往将前级电路、后级电路分别采用不同的个别控制器的调控方式，电路设计简洁且易于控制，故确实能达成本实用新型之目的。以上实施例所述，仅为本实用新型的较佳实施例，不能以此限定为本实用新型实施的范围，即以本实用新型说明内容所作的简单的等效变化与修饰，都仍属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路，其连接数个发光二极管灯串，所述由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路包括输出直流电压的PFC前级升压电路，其特征在于其还包括 半桥式开关电源电路、回馈电路、隔离驱动变压器及控制单元，所述半桥式开关电源电路连接于PFC前级升压电路和各发光二极管灯串的输入端之间，半桥式开关电源电路设有第一开关、第二开关、降压变压器、第一二极管、第二二极管及滤波电容，所述第一开关和第二开关分别设有控制端、第一端及第二端，降压变压器设有初级绕组、第一次级绕组及第二次级绕组，且每个绕组具有打点端和非打点端； 回馈电路与各发光二极管灯串的输出端连接； 隔离驱动变压器与半桥式开关电源电路连接，设有次级绕组、第一初级绕组及第二初级绕组，且每个绕组具有打点端和非打点端； 控制单元连接于回馈电路与隔离驱动变压器之间。
2.根据权利要求I所述的一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路，其特征在于 所述半桥式开关电源电路还设有第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第一电容，并且所述控制单元设有控制芯片和设置在控制芯片上的数个控制接脚，所述控制接脚包括第一输出接脚及第二输出接脚，第一输出接脚及第二输出接脚分别通过隔离驱动变压器连接第一开关及第二开关，隔离驱动变压器的次级绕组的打点端连接于第一输出接脚，次级绕组的非打点端连接于第二输出接脚； 隔离驱动变压器的第一初级绕组的非打点端连接于初级侧地，且其非打点端与降压变压器的初级绕组的非打点端之间连接所述第一电容，第一初级绕组的打点端与第二开关的控制端连接，且第一初级绕组的打点端与第二开关的控制端之间连接有所述第一电阻，第二初级绕组的非打点端与第一开关的控制端连接，且第二初级绕组的非打点端与第一开关的控制端之间连接有所述第二电阻；第二初级绕组的打点端连接在第一开关的第二端与第二开关的第一端之间，且该第一开关的控制端与第二开关的第一端之间连接有所述第三电阻，第二开关的控制端与第一初级绕组的非打点端之间连接有所述第四电阻。
3.根据权利要求2所述的一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路，其特征在于其还设有第二电容，所述第二电容连接设于所述隔离驱动变压器的次级绕组的非打点端与第二输出接脚之间。
4.根据权利要求3所述的一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路，其特征在于所述半桥式开关电源电路还包括第四电容，第四电容的一端与PFC前级升压电路的输出端和第一开关的第一端连接，第四电容的另一端与第一电容和降压变压器的初级绕组的非打点端连接。
5.根据权利要求4所述的一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路，其特征在于所述第一开关和第二开关皆为N沟道场效应晶体管，其中第一开关和第二开关的控制端为N沟道场效应晶体管的栅极端，第一开关和第二开关的第一端为N沟道场效应晶体管的漏极端，第一开关和第二开关的第二端为N沟道场效应晶体管的源极端。
6.根据权利要求5所述的一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路，其特征在于所述回馈电路包括数个电流调节器，各电流调节器连接于各发光二极管灯串的输出端，各电流调节器设有均流单元和采样电阻，各均流单元串接在各发光二极管灯串的输出端与各采样电阻之间； 所述控制单元的控制接脚还包括数个补偿接脚和数个反馈接脚，各补偿接脚和各均流单元连接，各反馈接脚与各采样电阻连接。
7.根据权利要求6所述的一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路，其特征在于所述各均流单元包括PNP型晶体管和电阻，各电阻两端跨接于各PNP型晶体管的发射极与基极之间。
8.根据权利要求6所述的一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路，其特征在于所述各均流单元包括N沟道场效应晶体管。
9.根据权利要求I至8项中的任一项所述的一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路，其特征在于 所述回馈电路还包括侦测模块，所述侦测模块设有数个二极管，各二极管的阴极连接于各发光二极管灯串的输出端； 所述控制单元的控制接脚还包括侦测接脚，所述侦测模块的各二极管的阳极连接于该侦测接脚。
专利摘要本实用新型公开了一种由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路，其连接数个发光二极管灯串，所述由次级侧控制的半桥架构的LED驱动电路包括输出直流电压的PFC前级升压电路，其还包括半桥式开关电源电路、回馈电路、隔离驱动变压器及控制单元，所述半桥式开关电源电路连接于PFC前级升压电路和各发光二极管灯串的输入端之间，回馈电路与各发光二极管灯串的输出端连接，隔离驱动变压器与半桥式开关电源电路连接，控制单元连接于回馈电路与隔离驱动变压器之间。本实用新型成本低、转换效率高、整体设计简化。
文档编号H05B37/02GK202617462SQ20122028302
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月15日 优先权日2012年6月15日
发明者余祚尚, 庄锦清, 肖荣军 申请人:福建捷联电子有限公司