一种多路输出高降压led恒流驱动电源的制作方法
【专利摘要】一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，包括n个功率开关：Si、S2、S3…Sn;n个二极管：DnD2、D3"_Dn;n-1个电容C个电感L”L2、L^_Ln。第一功率开关81的输入端接输入直流电源的正极，第一功率开关Si的输出端连接第一二极管Di的阴极和第一电感L工的一端；第一电感L!的另一端接第一组LED光源的阳极，第一组LED光源的阴极与第一二极管Di的阳极相连；第一组LED光源的阴极与高降压恒流电路的负极之间连接有第一电容Cp第一电容(^的一端与第一组LE；D光源的阴极相连，第一电容q的另一端连接高降压恒流电路的负极。本发明驱动电源，具有多路输出能力，通过一个变换器即可同时为多路LED灯组供电，仅需检测一路负载电流，降低了成本。
【专利说明】-种多路输出高降压LED恒流驱动电源
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种涉及LED驱动电源，特别是一种多路输出高降压LED恒流驱动电 源。
【背景技术】
[0002] 相比于传统照明灯具，LED照明具有高效、节能、环保及长寿命等优点。因此，其在 实际生活中的应用也越来越多。目前单颗LED的功率一般在3W以下，在作为照明灯具使 用时，一般是以多颗串联的方式进行。但由于可靠性问题，其串联颗数不能过多，所以在大 功率照明场合一般采用串并联组合的形式。这种情况下多少组LED光源就需要相应数量的 LED驱动电源，增加了其应用成本。此外，由于谐波和功率因数限制，LED驱动电源一般分为 2部分，前级为PFC，后级为恒流源。PFC输出电压通常在400V以上，因此，很多LED驱动电 源后级恒流源部分，采用高频变压器环节或者多级DC/DC降压，这样的驱动电源过于复杂 而且成本也较高。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有的大功率LED照明领域，其驱动器数目 多、结构复杂且、成本高、体积较大等问题，提供一种降压能力强、成本低，体积小、且具有多 路输出能力的多路输出高降压LED恒流驱动电源。
[0004] 本发明采取的技术方案为：一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，包括η个功 率开关：31、52、5广';11个二极管 ：01、02、0广义；11-1个电容(：1、(^"(；_ 1;11个电感1^1、 L2、Lf Ln。第一功率开关Si的输入端接输入直流电源的正极，第一功率开关Si的输出端连 接第一二极管Di的阴极和第一电感Q的一端；第一电感Q的另一端接第一组LED光源的 阳极，第一组LED光源的阴极与第一二极管Di的阳极相连；第一组LED光源的阴极与高降 压恒流电路的负极之间连接有第一电容Q，第一电容Q的一端与第一组LED光源的阴极相 连，第一电容Q的另一端连接高降压恒流电路的负极。
[0005] 第一组LED光源的阴极连接第二功率开关S2的输入端，第二功率开关S2的输出 端连接第二二极管D2的阴极和第二电感L2的一端，第二电感L2的另一端连接第二组LED 光源的阳极，第二组LED光源的阴极与第二二极管D2的阳极相连；第二组LED光源的阴极 与高降压恒流电路的负极之间连接有第二电容C 2，第二电容C2的一端与第二组LED光源的 阴极相连，第二电容C2的另一端连接高降压恒流电路的负极； 以此类推，在第n-1组LED光源的阴极、第n-1二极管D n_i的阳极以及第n-1电容C n_i 的一端的结点连接第η功率开关Sn的输入端，第η功率开关Sn的输出端连接第η二极管D n 的阴极和第η电感Ln的一端，在第η电感Ln的另一端接第η组LED光源的阳极，第η组LED 光源的阴极与第η二极管Dn的阳极相连，该结点与高降压恒流电路的负极相连； 所述η个功率开关：Sp S2、Sf Sn的栅极分别接各自的控制器。
[0006] 所述η个功率开关：Sp S2、Sf Sn的驱动信号具有相同的占空比。
[0007] 所述η个功率开关4、S2、S3?Sn采用M0SFET或者IGBT。
[0008] 所述第一功率开关Si的输入端所接的输入直流电源的正极，是市电经PFC整流电 路后得到的直流电源的正极。
[0009] 所述η个二极管均可以采用全控型开关器件替换。
[0010] 一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，用于普通照明领域的大功率LED驱动。
[0011] 一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，可以工作于同步状态或者异步状态。
[0012] 相比现有技术，本发明一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，具有如下有益效 果： 1 )、具有高降压能力，无需变压器即可实现PFC输出电压到LED端电压之间电压的高效 转换；电路结构简单，输出性能好，成本低，且体积小。
[0013] 2)、具有多路输出能力，通过一个变换器即可同时为多路LED灯组供电，且控制器 简单，仅需检测一路负载电流，降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明的电路原理图。
[0015] 图2是本发明一种【具体实施方式】的电路原理图。
【具体实施方式】
[0016] 如图1所示，本发明一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，应用于普通照明领域 的大功率LED驱动。该电源内部包括两个部分，第一部分为输入连接在电网侧的PFC整流 电路A ;第二部分为DC/DC降压恒流环节，其降压恒流环节的输出端连接在LED发光源的两 端。本发明的改进环节在于第二部分的降压恒流环节。该环节由具有高降压能力、多路输 出能力的变换器构成。所述变换器输入端为PFC整流输出的高压400V直流电，输出多路恒 定驱动电流。每一路驱动电流驱动一组LED照明灯具。这样可以避免由于过多LED灯串联 引起的可靠性差的问题。
[0017] 实施例2 :如图2所示，一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，由PFC整流电路A 和所提出的新型多路输出高降压DC/DC恒流电路组成。所述多路输出高降压DC/DC恒流电 路输入端连接经过PFC整流电路A的直流电，输出多路恒定驱动电流；每一路驱动一组LED 照明灯具；所述多路输出高降压电路中包含3个功率开关S1、S2、S3, 3个二极管D1、D2、D3， 3个电感1^1、1^2、1^3,2个电容(：1、02;其中： 第一功率开关S1的输入端接输入直流电源的正极，输出端接第一二极管D1的阴极和第 一电感L1的一端，在第一电感L1的另一端接第一组LED光源ml的阳极，第一组LED光源ml 的阴极与第一二极管D1的阳极相连，在该结点和高降压恒流电路的负极之间接第一电容C1， 第一电容C1的正极与所述结点相连，第一电容C1的负极接高降压恒流电路的负极。
[0018] 在第一组LED光源ml的阴极、第一二极管D1的阳极以及第一电容C1的正极的结 点接第二功率开关S2的输入端，第二功率开关S2的输出端接第二二极管D2的阴极和第二 电感L2的一端，在第二电感L2的另一端接第二组LED光源m2的阳极，第二组LED光源m2 的阴极与第二二极管D2的阳极相连，在该结点和高降压恒流电路的负极之间接第二电容 C2,第二电容C2的正极与所述结点相连，第二电容C2的负极接高降压恒流电路的负极。
[0019] 在第二组LED光源m2的阴极、第二二极管D2的阳极以及第二容C2正极的结点接 第三功率开关S3的输入端，第三功率开关S3的输出端接第三二极管D3的阴极和第三电感 L3的一端，在第三电感L3的另一端接第三组LED光源m3的阳极，第三组LED光源m3的阴 极与第三二极管D3的阳极相连，且该结点与高降压恒流电路的负极相连。
[0020] 本发明一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，为实现电路中所含开关器件的电 压应力相等，其各个功率开关的占空比需相等，但在单位开关周期内的导通相位不做要求。 因此，既可以工作于同步状态，也可以工作于异步状态。下面仅以同步状态为例说明。根据 开关状态的不同，可以将电路分为2个工作状态： (1)、控制器控制功率开关SI、S2、S3均导通，此时由PFC整流电路A提供的400V的直 流电通过第一功率开关S1为第一电容C1和第一电感L1充电，同时为第一组LED灯组ml 供电；第一电容Cl通过第二功率开关S2为第二电容C2和第二电感L2充电，同时为第二 组LED灯组m2供电；第二电容C2通过第三功率开关S3为第三电感L3充电，同时为第三组 LED灯组m3供电。
[0021] (2)、控制器控制功率开关S1、S2、S3均关断，此时电感L1、L2及L3均通过相应的 二极管Dl、D2及D3续流，同时为各自回路的LED灯供电。
[0022] 通过电路工作状态可知，在各个功率开关驱动信号同步的控制方式下，流过电容 Cl、C2上的电流可以忽略，因此实际所需电容值将非常小，可以实现无电解电容化，进一步 提1?电路的使用寿命和可罪性。
[0023] 在本发明的【具体实施方式】中，所述功率开关和所述二极管可根据系统中输入直流 母线电压和具体输出路数的不同，而选择不同电压应力的开关器件。所述η个功率开关：Sp S 2、S3…Sn采用MOSFET或者IGBT等全控型器件。所述n个二极管 ：D1、D2、D3…Dn均可以采 用全控型开关器件替换。
[0024] 图2中的Iref表不电流参考信号，SI、S2、S3表不控制信号分别输送到开关S1、 S2、S3的控制端上。
[0025] 本发明使用的功率开关为开关器件，功率开关的开启与关闭受到控制器的控制， 上述的三路恒流驱动电路，由控制器控制三相功率开关的占空比相同，且触发相位一致。电 容是储能元件，在开关触发导通或关断不能精确同步时，对能量进行存储和传输，功率开关 断开电感起到续流的作用，给对应的LED灯组供电。具体实施时，每一路恒流驱动电路驱动 一组LED灯组，可以有效避免过多LED灯串联引起的可靠性差的问题。
[0026] 显然，本发明一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，在具体实施时，仅需检测一 路负载电流，即可实现多路LED灯组恒流发光，控制及实现均简单。实施例2中以检测第一 路负载为例，实际应用也可以检测其它路负载实现闭环控制。
[0027] 实施例2仅仅是为了工作原理阐述简单，而采用了三路输出高降压LED恒流驱动 电路，在实际的应用中，可以根据照明功率需求增加恒流驱动电路数目，此时仅需通过控制 器改变功率开关的占空比即可。
[0028] 本发明的上述实施例，仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实 施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他 不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方 案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【权利要求】
1. 一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，包括η个功率开关： 11个二极管：01、02、0广011;11-1个电容(： 1、(^"(；_1;11个电感1^1、1^2、1^··!^; 其特征在于，第一功率开关Si的输入端接输入直流电源的正极，第一功率开关Si的输 出端连接第一二极管Di的阴极和第一电感Q的一端；第一电感Q的另一端接第一组LED 光源（ml)的阳极，第一组LED光源（ml)的阴极与第一二极管Di的阳极相连；第一组LED光 源（ml)的阴极与高降压恒流电路的负极之间连接有第一电容Q，第一电容Q的一端与第一 组LED光源（ml)的阴极相连，第一电容Q的另一端连接高降压恒流电路的负极； 第一组LED光源（ml)的阴极连接第二功率开关S2的输入端，第二功率开关S2的输出 端连接第二二极管D2的阴极和第二电感L2的一端，第二电感L2的另一端连接第二组LED 光源（m2)的阳极，第二组LED光源（m2)的阴极与第二二极管D2的阳极相连；第二组LED光 源（m2)的阴极与高降压恒流电路的负极之间连接有第二电容C 2，第二电容C2的一端与第二 组LED光源（m2)的阴极相连，第二电容C2的另一端连接高降压恒流电路的负极； 以此类推，在第n-1组LED光源的阴极、第n-1二极管D n_i的阳极以及第n-1电容C n_i 的一端的结点连接第η功率开关Sn的输入端，第η功率开关Sn的输出端连接第η二极管D n 的阴极和第η电感Ln的一端，在第η电感Ln的另一端接第η组LED光源（mn)的阳极，第η 组LED光源（mn)的阴极与第η二极管Dn的阳极相连，该结点与高降压恒流电路的负极相 连； 所述η个功率开关：Sp S2、Sf Sn的栅极分别接各自的控制器。
2. 根据权利要求1所述一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，其特征在于，所述η个 功率开关：Sp S2、Sf Sn的驱动信号具有相同的占空比。
3. 根据权利要求1所述一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，其特征在于，所述η个 功率开关4、S2、S 3?Sn采用MOSFET或者IGBT。
4. 根据权利要求1所述一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，其特征在于，所述第一 功率开关Si的输入端所接的输入直流电源的正极，是市电经PFC整流电路（A)后得到的直 流电源的正极。
5. 根据权利要求1所述一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，其特征在于，所述η个 二极管ApDyDrDu均可以采用全控型开关器件替换。
6. 如权利要求1飞所述任意一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，用于普通照明领 域的大功率LED驱动。
7. 如权利要求Γ5所述任意一种多路输出高降压LED恒流驱动电源，工作于同步状态 或者异步状态。
【文档编号】H05B37/02GK104219854SQ201410499908
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】邾玢鑫, 杨玉良, 黄悦华, 王辉, 刘义平 申请人:三峡大学