一种改进型双通道led驱动电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种改进型双通道LED驱动电源，它包括DC-DC主功率电路和DC-DC变换控制电路，其特征在于，所述的DC-DC主功率电路由Buck-Boost变换器和并接在Buck-Boost变换器输出端上的两路输出控制电路组成，所述的DC-DC变换控制电路由数据选择器、二分频电路、反相器、两R-S触发器、两电压比较器和两斜坡补偿电路组成。由于本实用新型所述LED驱动电源将现有技术中的Boost变换器改进成Buck-Boost变换器的同时引入了斜坡补偿电路，因此既可用于升压和降压变换的场合，又改善了电路工作的稳定性。
【专利说明】一种改进型双通道LED驱动电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于一般电光源的电路装置，该装置适用于驱动LED光源。
【背景技术】
[0002]目前，全球照明用电约占总用电量的19%，但现有白炽灯、荧光灯可见光电转换效率极低，其中白炽灯仅为10% -20%，大量的电能被白白浪费。随着全球能源危机的不断加剧，耗电量仅为相同亮度白炽灯10% -20%的大功率LED照明成为目前的首选。由于LED是一种直流驱动的元件，而且管压降较低，因此通常串联使用。而电源电压又限制了 LED的串联的数量，因此为了满足LED的串联数量的要求,通常使用Buck、Boost或Buck-BoostDC-DC变换器来变换电源电压。现有的常规DC-DC变换器只有一路输出，要求一个LED装置中的所有LED必须串联在一起，因此，当其中某只LED断开时，整个串联电路就会开路不能正常工作；当其中某只LED短路时，其余LED便会因端电压便升高、驱动电流增加而极易损坏。此外，串联在一起LED数量越多，电路损毁的损失就越大。为解决上述问题，杨静等公开了一种Boost DC-DC变换器(杨静等.基于双输出Boost变换器的高亮LED驱动研究[J].电力电子技术，2011年I月，第45卷第I期)，该Boost DC-DC变换器具有双输出，一路故障不影响另一支路的正常输出，显著提高了可靠性。但是，杨静等公开Boost DC-DC变换器仍然还存在下述不足:1、不适用于降压驱动的场合；2、当占空比大于0.5时会产生次谐波振荡，使得电路不稳定。
【发明内容】
[0003]鉴于现有技术存在上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是公开一种改进型双通道LED驱动电源，该LED驱动电源不仅可显著提高输出电压的调节范围，而且工作稳定。
[0004]本实用新型解决上述问题的技术方案如下:
[0005]一种改进型双通道LED驱动电源，它包括DC-DC主功率电路和DC-DC变换控制电路，其特征在于，
[0006]所述的DC-DC主功率电路由Buck-Boost变换器和并接在Buck-Boost变换器输出端上的两路输出控制电路组成，其中，Buck-Boost变换器由主功率电子开关、电感和主电流取样电阻依次连接组成；所述的每一输出控制电路均包括一电子开关和并接于该电子开关上的分电流取样电阻及储能电容；
[0007]所述的DC-DC变换控制电路具有一数据选择器，该数据选择器的两被选数据输入端分别与两R-S触发器的Q端连接，选通控制端与二分频电路的输出端连接，被选数据输出端与Buck-Boost变换器中主功率电子开关的控制端连接；所述的二分频电路的输入端与脉冲信号源连接，输出端还分有两路，其中一路直接与一电子开关的控制端连接，另一路经一反相器与另一所述电子开关的控制端连接；所述的两R-S触发器R端分别与两电压比较器的输出端连接，S端并接在脉冲信号源上；所述的两电压比较器的反相输入端分别与两斜坡补偿电路的输出端连接，正相输入分别接入所述主电流取样电阻的端电压；所述的两斜坡补偿电路电流检测信号输入端分别接入一分电流取样电阻的端电压，参考电压输入端分别与参考电压源连接。
[0008]为了降低成本，本实用新型所述的LED驱动电源中的二分频电路是将D型触发器的D端与&端短接构成的。
[0009]由于本实用新型所述LED驱动电源将现有技术中的Boost变换器改进成Buck-Boost变换器的同时引入了斜坡补偿电路，因此较现有技术具有下述有益效果:
[0010]1、既可用于DC-DC升压变换的场合，也可用于DC-DC降压变换的场合；
[0011]2、利用斜坡补偿实现了对次谐波振荡的抑制，使电路工作更加稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1?4为本实用新型所述改进型双通道LED驱动电源的一个具体实施例的电原理图(图虚线框内为LED负载)，其中，图2为图1中斜坡补偿电路的一个具体实施例的电路原理图；图3为图1中二分频电路的一个具体实施例的电路原理图；图4为图1中数据选择器的一个具体实施例的电路原理图。
[0013]图5为本实用新型所述改进型双通道LED驱动电源的主要节点电压波形图以及驱动脉冲时序图。
【具体实施方式】
[0014]参见图1，整个LED驱动电源由DC-DC主功率电路、DC-DC变换控制电路、脉冲信号源G(t)和参考电压源组成，其中，DC-DC主功率电路由Buck-Boost变换器和并接在Buck-Boost变换器输出端上的两路输出控制电路组成；DC-DC变换控制电路由数据选择器、二分频电路、反相器、两R-S触发器、两电压比较器和两斜坡补偿电路组成。
[0015]参见图1，DC-DC主功率电路由主功率电子开关、电感L和主电流取样电阻Rtj3依次连接组成，其中主功率电子开关由N沟道MOSFET管V1担任。两路输出控制电路中，一路由快速恢复二极管D1串联电子开关后再于该电子开关回路中并接分电流取样电阻Rtjl和储能电容C1组成，另一路由快速恢复二极管D2串联另一电子开关后再于该电子开关回路中并接分电流取样电阻Rtj2和储能电容C2组成，其中所述两只电子开关分别由另两只N沟道MOSFET管V2和V3担任。
[0016]参见图2，两斜坡补偿电路分别由一电源管理芯片UC1846及其外围电路组成，其中，UC1846的7脚和8脚之间跨接有由电阻Rcl、电阻Rc2和电容Cc2串联的电路；UC1846的8脚对地跨接有电容Cel ；UC1846的6脚串设有电阻Re3。
[0017]参见图3，二分频电路二分频电路是将双D触发器74LS74中一个单元的D端与0端短接，即2脚与6脚短接构成的。
[0018]参见图4，数据选择器为八选一数据选择器74LS151中两个单元担任，形成二选一数据选择器。
[0019]参见图1把结合图1?4，八选一数据选择器74LS151的被选数据输入端3脚与两R-S触发器R-S1的Q端连接，被选数据输入端4脚与两R-S触发器R-SJ^Q端连接；74LS151的选通控制端11脚与74LS74的输出端5脚连接；74LS151的被选数据输出端5脚与MOSFET管V1的栅极连接。双D触发器74LS74的CP端3脚与脉冲信号源连接，Q端5脚还分有两路，其中一路直接与MOSFET管V1的栅极连接，另一路经一反相器F与MOSFET管V1的栅极连接。R-S触发器R-S1和R-S2的R端分别与电压比较器Ap A2的输出端连接，S端并接脉冲信号源上。两电压比较器ApA2的反相输入端分别与一电源管理芯片UC1846的输出端7脚连接，正相输入分别与主电流取样电阻Rtj3和电感L的连接节点连接。分别构成一斜坡补偿电路N1和N2的两电源管理芯片UC1846的电流检测信号输入端6脚分别通过电阻Re3接在分电流取样电阻的Rtjl和Rtj2的端头上，参考电压输入端5脚分别与参考电压源连接。
[0020]参见图5并结合图1?4，本实用新型所述改进型双通道LED驱动电源的的工作过程如下:
[0021]a) 一个周期开始时，脉冲信号G(t)给出高电平信号，MOSFET管'、V2同时导通，MOSFET管V3因控制信号与MOSFET管V2互补而关断。此时二极管D1截止，直流电源B经MOSFET管V1向电感L充电，电感电流上升，两路输出的采样电压Utjl和Utj2分别与参考电压Url> Ur2的差值进行放大，所得差值Uql与Uq2分别经斜坡补偿电路N1、N2补偿后与电压Uf进行比较，由于Urt>Urf，up2首先达到uf，R-S触发器R-S2首先输出复位电平，考虑到74LS74组成的二分频电路的选择功能，此时74LS151组成的数据选择器将忽略此复位电平，直到Upl达到uf，R-S触发器R-S1输出复位电平，此时数据选择器响应此复位电平，输出低电平信号将MOSFET管V1关断。电感L通过二极管D1向电容C1充电，直到电感L能量耗尽，再由电容仏向负载放电，等待脉冲信号源G(t)的下一个时钟脉冲到来。
[0022]b)脉冲信号源G(t)的第二个时钟脉冲到来时，MOSFET管V1与V3同时导通，MOSFET管V2因控制信号与MOSFET管V3互补而关断。此时二极管D2截止，直流电源B经MOSFET管V1向电感L充电，电感电流上升，此时两路输出的采样电压Utjl和Utj2分别与参考电压Urt、Urt的差值进行放大，所得差值Upl与Up2分别与电压Uf进行比较，由于Urt>l2，Up2首先达到uf，R-S触发器R-S2输出复位电平，考虑到74LS74组成的二分频电路的选择功能，此时74LS151选择器将立即响应此复位电平，输出低电平信号将MOSFET管V1关断。电感L通过二极管D2向电容C2充电，直到电感L能量耗尽，再由电容C2向另一负载充电，等待脉冲信号源G (t)的下一个时钟脉冲到来。
[0023]由上述工作过程的描述可知，MOSFET管V2和V3在第一个周期内导通，而在接下来的第二个周期是完全关断的，这就意味着MOSFET管V2和V3在两个周期内才导通一次，因此有输出电压U。与输入电压Ug的关系为下式所述:
11C _ Dτ、
[0024]Tl=W^)
[0025]式中，D为一个周期内MOSFET管的导通时间与整个周期T的比值。
【权利要求】
1.一种改进型双通道LED驱动电源，它包括DC-DC主功率电路和DC-DC变换控制电路，其特征在于， 所述的DC-DC主功率电路由Buck-Boost变换器和并接在Buck-Boost变换器输出端上的两路输出控制电路组成，其中，Buck-Boost变换器由主功率电子开关、电感和主电流取样电阻依次连接组成；所述的每一输出控制电路均包括一电子开关和并接于该电子开关上的分电流取样电阻及储能电容； 所述的DC-DC变换控制电路具有一数据选择器，该数据选择器的两被选数据输入端分别与两R-S触发器的Q端连接，选通控制端与二分频电路的输出端连接，被选数据输出端与Buck-Boost变换器中主功率电子开关的控制端连接；所述的二分频电路的输入端与脉冲信号源连接，输出端还分有两路，其中一路直接与一电子开关的控制端连接，另一路经一反相器与另一所述电子开关的控制端连接；所述的两R-S触发器R端分别与两电压比较器的输出端连接，S端并接在脉冲信号源上；所述的两电压比较器的反相输入端分别与两斜坡补偿电路的输出端连接，正相输入分别接入所述主电流取样电阻的端电压；所述的两斜坡补偿电路电流检测信号输入端分别接入一分电流取样电阻的端电压，参考电压输入端分别与参考电压源连接。
2.根据权利要求1所述的一种改进型双通道LED驱动电源，其特征在于，所述的LED驱动电源中的二分频电路是将一 D型触发器的D端与■^端短接构成的。
3.根据权利要求1或2所述的一种改进型双通道LED驱动电源，其特征在于，所述的斜坡补偿电路由电源管理芯片UC1846及其外围电路组成。
【文档编号】H05B37/02GK204014200SQ201420412277
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】胡维, 张方樱, 陈新兵, 许亚武, 谢陈跃, 陈虹, 王清 申请人:广州大学