一種多路輸出LED恆流驅動電路及驅動方法與流程
2023-07-23 07:00:51
本發明涉及led驅動技術領域，尤其涉及一種多路輸出led恆流驅動電路及驅動方法。
背景技術：
目前，led被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節能、環保、壽命長、體積小等特點，已廣泛應用於各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領域。應用於led背光的驅動電源通常具有多路輸出，而現有的多路輸出led驅動裝置存在以下缺陷：
(1)由於led的發光強度由流過led的電流確定，因此，穩定的發光強度需要恆定的電流驅動，多路led負載的驅動則需要控制每路led負載的電流恆定，現有的多路led恆流驅動方案大多採用一對一的驅動模式，即一路led負載對應一路恆流驅動電路，想要輸出不同的電流參數只能改變電源的參數，或者更換其他的驅動電源實現，對使用者及其不方便。
(2)現有的多路輸出驅動電源多為恆壓輸出驅動電源，而led作為恆流型光源，當led需要多路輸出時，若採用恆壓輸出驅動電源，則需要對驅動電源作二級恆流處理，效率低，成本高，且恆壓輸出的驅動電源調光比較困難，線性度差，無法滿足市場上的調光需要。
(3)現有技術中多路輸出電源均為多路同時輸出，對於使用者來說，不能有效的選擇輸出，多路輸出電源往往只有效應用了一組或者兩組輸出，即便是現有低待機功耗的情況下也難免會造成資源的浪費。
(4)現有技術中，對led驅動電源的調光信號檢測大多為幅值檢測，受市電波動影響大，可靠性差，調光深度高，且調光範圍窄。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種性能穩定、效率高、成本低的多路輸出led恆流驅動電路。
為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種性能穩定、效率高、成本低的多路輸出led恆流驅動方法。
本發明所採用的技術方案是：一種多路輸出led恆流驅動電路，包括電源調光模塊、反激控制模塊、至少一個電流反饋模塊、變壓器、至少一個輸出檢測模塊和至少兩個led負載接入通道，所述電源調光模塊包括交流電源、切相調光器和電源控制電路，所述交流電源的輸出端與所述切相調光器的輸入端連接，所述切相調光器的輸出端與所述電源控制電路的輸入端連接，所述電源控制電路的輸出端分別與所述變壓器的原邊繞組的輸入端、所述反激控制模塊的第一輸入端連接，所述反激控制模塊的第二輸入端與所述變壓器的副邊第一繞組的輸出端連接，所述反激控制模塊的輸出端與所述變壓器的原邊繞組的輸入端連接，所述變壓器的副邊第二繞組的輸出端與並聯設置的所述至少兩個led負載接入通道的輸入端連接用於給接入的led負載供電，所述輸出檢測模塊的輸入端與所述led負載接入通道輸出端連接，所述輸出檢測模塊的輸出端通過連接對應的所述電流反饋模塊與所述反激控制模塊的第三輸入端連接。
作為上述方案的進一步改進，所述電源控制電路包括防雷電路、emi濾波電路和整流電路，所述切相調光器的輸出端與所述防雷電路的輸入端連接，所述防雷電路的輸出端與所述emi濾波電路的輸入端連接，所述emi濾波電路的輸出端與所述整流電路的輸入端連接。
作為上述方案的進一步改進，所述反激控制模塊具有相位檢測端、電流檢測輸入端、電源電壓端和pwm信號輸出端，所述整流電源的輸出端與所述反激控制模塊的相位檢測端連接，所述反激控制模塊的電流檢測輸入端與所述電流反饋模塊的輸出端連接，所述電流反饋模塊的輸入端與所述輸出檢測模塊的輸出端連接，所述反激控制模塊的pwm信號輸出端與所述變壓器的原邊繞組的輸入端連接。
作為上述方案的進一步改進，所述輸出檢測模塊包括第一電阻、第二電阻、第一二極體和第一三極體，所述第一二極體與所述第二電阻並聯，所述第一二極體的正極與第一個所述led負載接入通道負極連接，所述第一二極體的負極分別與第二個所述led負載接入通道負極、電源地連接，所述第一二極體的正極還通過串聯所述第一電阻與所述第一三極體的基極連接，所述第一三極體的發射極接地，所述第一三極體的集電極與所述電流反饋模塊的輸入端連接。
作為上述方案的進一步改進，所述電流反饋模塊包括光耦、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、穩壓二極體和第一mos電晶體，所述光耦的輸入端與所述第一mos電晶體的集電極連接，所述第四電阻通過串聯光耦和第五電阻連接電源地，所述第五電阻與所述穩壓二極體並聯，串聯連接的所述第一mos電晶體和第六電阻與所述第三電阻並聯，所述第三電阻的一端分別與所述第一mos電晶體的源極、所述變壓器的副邊第一繞組、電源地連接，所述第三電阻的另一端與所述反激控制模塊的電流檢測輸入端連接，所述第一mos電晶體的柵極與所述穩壓二極體的負極連接，所述第一mos電晶體的漏極通過串聯所述第六電阻與反激控制模塊的電流檢測輸入端連接，所述穩壓二極體的正極連接電源地。
優選的，所述反激控制模塊為ob3663晶片。
一種多路輸出led恆流驅動方法，應用於多路led恆流驅動電路，所述驅動電路包括電源調光模塊、反激控制模塊、電流反饋模塊、變壓器、輸出檢測模塊和至少兩個led負載接入通道，所述方法包括：
採樣步驟：通過所述反激控制模塊實時採樣所述電源調光模塊輸出的切相信號；
檢測步驟：通過所述輸出檢測模塊檢測所述led負載接入通道輸入的電流信號；
反饋步驟：所述電流反饋模塊接收所述輸出檢測模塊的電流信號並反饋給所述反激控制模塊；
輸出驅動步驟：反激控制模塊根據採樣到的切相信號和接收到的反饋電流信號輸出對應的控制信號到變壓器，通過控制變壓器儲能並輸出恆定的電流驅動接入的led負載。
作為上述方法的進一步改進，所述控制信號為pwm信號。
本發明的有益效果是：
一種多路輸出led恆流驅動電路，反激控制模塊通過與電源調光模塊、電流反饋模塊、輸出檢測模塊和變壓器的結合，實現根據led負載接入通道接入的led燈數量及不同的調光需求輸出恆定的驅動電流，性能穩定，與現有技術採用恆壓驅動電源相比，無需二級恆流處理，成本低。多路恆流驅動獨立輸出，不同時輸出，與現有技術多路同時輸出電源相比，避免資源浪費。
通過電流控制模塊實時採樣電源調光模塊的切相信號，針對切相調光器輸出不同的電流調整調光範圍，實現調光深度低、調光範圍廣的目的。
一種多路輸出led恆流驅動方法，反激控制模塊通過與電源調光模塊、電流反饋模塊、輸出檢測模塊和變壓器的結合，實現根據led負載接入通道接入的led燈數量及不同的調光需求輸出恆定的驅動電流，性能穩定，與現有技術採用恆壓驅動電源相比，無需二級恆流處理，成本低。多路恆流驅動獨立輸出，不同時輸出，與現有技術多路同時輸出電源相比，避免資源浪費。
通過電流控制模塊實時採樣電源調光模塊的切相信號，針對切相調光器輸出不同的電流調整調光範圍，實現調光深度低、調光範圍廣的目的。
附圖說明
下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明：
圖1是本發明一種多路輸出led恆流驅動電路的結構框圖；
圖2是本發明一種多路輸出led恆流驅動電話的具體實施例一的電路圖；
圖3a-圖3c是本發明三種狀態下切相信號、反饋電流信號和pwm信號的波形圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
圖1是本發明一種多路輸出led恆流驅動電路的結構框圖，圖2是本發明一種多路輸出led恆流驅動電話的具體實施例一的電路圖，結合圖1和圖2所示，一種多路輸出led恆流驅動電路，包括電源調光模塊1、反激控制模塊2、至少一個電流反饋模塊3、至少一個輸出檢測模塊4、至少兩個led負載接入通道5和變壓器t。變壓器t為三相變壓器，包括原邊繞組、副邊第一繞組和副邊第二繞組。led負載接入通道5包括led負載正極端子led+和若干個led負載負極端子，本實施例中led負載負極端子以第一led負載負極端子led1-、第二led負載負極端子led2-……第nled負載負極端子ledn-表示，其中，n為自然數。
電源調光模塊1包括交流電源11、切相調光器12和電源控制電路13，交流電源11的輸出端與切相調光器12的輸入端連接，切相調光器12的輸出端與電源控制電路13的輸入端連接，電源控制電路13的輸出端分別與t變壓器的原邊繞組的輸入端、反激控制模塊2的第一輸入端連接，反激控制模塊2採集電源控制電路13輸出的切相信號，反激控制模塊2的第二輸入端與t變壓器的副邊第一繞組的輸出端連接以接收反饋電流信號，反激控制模塊2的輸出端與變壓器t的原邊繞組的輸入端連接，變壓器t的副邊第二繞組的輸出端與並聯設置的所述至少兩個led負載接入通道5的輸入端連接用於給接入的led負載供電，輸出檢測模塊4的輸入端與所述led負載接入通道5的輸出端連接，輸出檢測模塊4的輸出端通過連接對應的所述電流反饋模塊3與所述反激控制模塊5的第三輸入端連接。
本發明驅動電路中，電流反饋模塊3和輸出檢測模塊4根據led負載接入通道5的個數對應設置，每個輸出檢測模塊4均與兩個led負載接入通道5連接，每個輸出檢測模塊4均與第一led負載負極端子led-連接，電流反饋模塊3的個數與輸出檢測模塊4的個數相同，單個電流反饋模塊3對應連接單個輸出檢測模塊4。當電流反饋模塊3為兩個或者兩個以上時，多個電流反饋模塊3之間並聯設置。當輸出檢測模塊4為兩個或者兩個以上時，多個輸出檢測模塊4之間並聯設置。
其中，電源控制電路13包括防雷單元131、emi濾波單元132和整流單元133，所述交流電源11包括零線n和火線l，火線l的輸出端與切相調光器12的輸入端連接，防雷單元131的輸入端分別連接零線n的輸出端和切相調光器12的輸出端，防雷單元131的輸出端連接emi濾波單元132的輸入端，emi濾波單元132的輸出端連接整流單元133的輸入端。所述電源控制電路13還包括第一電容c1，所述整流單元133與第一電容c1並聯，整流單元133和第一電容c1均連接電源地。本實施例中，防雷單元131用於吸收市電端即交流電源產生的浪湧雷擊信號，使電流信號降低到後級電路所能承受的範圍內輸出，確保後級電路不被損壞，提高整個電路系統的穩定性。emi濾波單元132用於接收防雷單元131輸出信號濾波後輸出以滿足電磁兼容的要求。整流單元133用於將emi濾波單元132輸出的交流信號整流成直流信號輸出。
優選的，本實施例反激控制模塊2採用ob3663晶片，反激控制模塊2具有相位檢測端p、電流檢測輸入端s、電源電壓端vdd和pwm信號輸出端d，整流單元133的輸出端分別連接變壓器t的原邊繞組的輸入端和反激控制模塊2的第一輸入端即相位檢測端p，反激控制模塊2的第二輸入端即電源電壓端vdd與變壓器t的副邊第一繞組的輸出端連接，變壓器t的副邊第二繞組的輸出端與並聯設置的所述至少兩個led負載接入通道5的輸入端連接用於給接入的led負載供電，輸出檢測模塊4的輸入端與led負載接入通道5連接，輸出檢測模塊4的輸出端與電流反饋模塊3的輸入端連接，電流反饋模塊3的輸出端與反激控制模塊2的第三輸入端即電流檢測輸入端s連接。反激控制模塊2的pwm信號輸出端d與變壓器t的原邊繞組的輸入端連接輸出pwm信號。
本發明驅動電路還包括第七電阻r7、第八電阻r8、第三二極體d3、第四二極體d4、第五二極體d5、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4和第五電容c5，整流單元133的輸出端hv+通過串聯第八電阻r8連接到反激控制模塊2的相位檢測端p，反激控制模塊2的相位檢測端p通過連接第三電容c3連接電源地。整流單元133的輸出端hv+串聯第七電阻r7與第三二極體d3負極連接，第三二極體d3的正極與反激控制模塊2的pwm信號輸出端d連接，第七電阻r7與第二電容c2並聯。變壓器t的副邊第一繞組正極通過串聯第四二極體d4與反激控制模塊2的電源電壓端vdd連接，第四二極體d4的負極通過串聯第四電容c4連接電源地。變壓器t的副邊第一繞組負極連接電源地。變壓器t的副邊第二繞組正極連接第五二極體d5的正極，第五二極體d5的負極與led負載正極端子led+，第五二極體d5通過串聯第五電容c5連接電源地。
本實施例中，輸出檢測模塊4包括第一電阻r1、第二電阻r2、第一二極體r2和第一三極體q1，本實施例第一三極體q1採用npn三極體，第一二極體d1與第二電阻r2並聯，第一二極體d1的負極連接led負載負極端子led1-，第一二極體d1的正極連接led負載負極端子led2-，第一二極體d1的正極通過串聯r1與第一三極體q1的基極連接，第一三極體q1的發射極連接電源地，第一三極體q1的集電極與電流反饋模塊3的輸入端連接。
進一步地，本實施例中，電流反饋模塊3包括光耦u1、第三電阻r3、第四電阻r4、第五電阻r5、第六電阻r6、穩壓二極體d2和第一mos電晶體qs1，本實施例第一mos電晶體qs1採用nmos電晶體。光耦u1的輸入端與第一三極體q1的集電極連接，第一三極體q1的導通進而控制光耦u1導通。光耦u1的一端通過連接第四電阻r4與電壓源vdd連接，光耦u1的輸出端串聯第五電阻r5連接電源地，第五電阻r5與穩壓二極體d2並聯，串聯連接的第一mos電晶體qs1和第六電阻r6與第三電阻r3並聯連接，第三電阻r3的一端與第一mos電晶體qs1的源極、變壓器t的副邊第一繞組的負極和電源地連接，第三電阻r3的另一端與反激控制模塊2的電流檢測輸入端s連接，第一mos電晶體qs1的柵極與穩壓二極體d2的負極連接，第一mos電晶體qs1的漏極通過串聯第六電阻r6與反激控制模塊2的電流檢測輸入端s連接，穩壓二極體d2的正極連接電源地。
本實施例中，優選的，驅動電路還包括第九電阻r9、第十電阻r10和第十一電阻r11，第五二極體d5的負極通過串聯第九電阻r9和第十電阻r10與光耦u1的輸入端連接，第五二極體d5的負極通過串聯第九電阻r9和第十一電阻r11連接電源地。
一種多路輸出led恆流驅動方法，應用於多路led恆流驅動電路，所述驅動電路包括電源調光模塊、反激控制模塊、電流反饋模塊、變壓器、輸出檢測模塊和至少兩個led負載接入通道，所述方法包括步驟：
採樣：通過所述反激控制模塊實時採樣所述電源調光模塊輸出的切相信號；
檢測：通過所述輸出檢測模塊檢測所述led負載接入通道輸入的電流信號；
反饋：所述電流反饋模塊接收所述輸出檢測模塊的電流信號並反饋給所述反激控制模塊；
輸出驅動：反激控制模塊根據採樣到的切相信號和接收到的反饋電流信號輸出恆定的輸出信號給變壓器，通過變壓器儲能並輸出恆定的電流驅動接入的led負載。
作為上述方法的進一步改進，所述輸出信號為pwm信號。
本發明實施例驅動電路的工作原理如下：
如圖2所示，由於接入led燈數量的不同，調光需求不同，整流單元122輸出端hv+的切相信號也不同。反激控制模塊2的相位檢測端p檢測整流單元133輸出端hv+的切相信號，切相信號經過第八電阻r8衰減及第三電容c3濾波後輸入到反激控制模塊2，反激控制模塊2根據切相信號的變化調製輸出對應的控制信號pwm信號，改變控制信號pwm信號的佔空比，進而控制變壓器t儲能，當pwm信號為高電平時，變壓器t原邊繞組上的電流變大，根據電磁感應的原理，變壓器t副邊第二繞組的電流相應變大，當pwm信號為低電平時，變壓器t原邊繞組上的電流變小，根據電磁感應的原理，變壓器t副邊第二繞組的電流相應變小，變壓器t副邊第二繞組的電流經過第五二極體d5整流和通過第五電容c5濾波後輸出，進而改變led燈串的亮度。
當用戶將led燈串的正極連接驅動電源的led負載正極端子led+、led燈串的負極連接驅動電源的第二led負載負極端子led2-時，此時，led燈串的電流流第一二極體d1，第一二極體d1導通，第一電阻r1和第二電阻r2產生分壓，a點的電位升高，當a點的電位達到第一三極體q1的基極的導通電壓時，第一三極體q1導通，b點電位被拉低，光耦u1導通，第四電阻r4通過光耦u1與第五電阻r5分壓，此時，c點電位升高，當c點的電位大於第一mos電晶體qs1的導通電壓時，第一mos電晶體qs1導通，第六電阻r6通過第一mos電晶體qs1與第三電阻r3並聯，連接到反激控制模塊2的電流檢測輸入端s的電阻值變小，從而改變電流檢測輸入端s的電平，反激控制模塊2根據電流檢測輸入端s的反饋電流信號，調製輸出對應的控制信號pwm信號，改變控制信號pwm信號的佔空比，變壓器t儲能發生變化，此時變壓器t的副邊第二繞組輸出電流值為a。
當用戶將led燈串的正極連接驅動電源的led負載正極端子led+、led燈串的負極連接驅動電源的第一led負載負極端子led1-時，此時，led燈串的電流直接流入電源地，第一二極體d1截止，a點的電位降低，第一三極體q1截止，b點的電位因第一三極體q1的開路而被拉高，光耦u1截止，第四電阻r4不能通過光耦u1與第五電阻r5分壓，此時，反激控制模塊2的電流檢測輸入端s的電阻值為第三電阻r3的電阻值，從而改變電流檢測輸入端s的電平，反激控制模塊2根據電流檢測輸入端s的反饋電流信號，調製輸出對應的控制信號pwm信號，改變控制信號pwm信號的佔空比，變壓器t儲能發生變化，此時變壓器t的副邊第二繞組輸出電流值為b。
當驅動電路包括多個電流反饋模塊3和輸出檢測模塊4時，多個個電流反饋模塊3之間的相應電子元器件參數不同，多個輸出檢測模塊4之間的相應電子元器件參數不同。
同理，當led燈串的正極連接驅動電源的led負載正極端子led+、led燈串的負極連接驅動電源的任一led負載負極端子時，由於電流反饋模塊3和輸出檢測模塊4相應的電子元器件參數不同，輸入反激控制模塊2的電流檢測輸入端s的阻值不同，從而改變電流檢測輸入端s的電平，反激控制模塊2根據電流檢測輸入端s的反饋電流信號，調製輸出對應的控制信號pwm信號，改變控制信號pwm信號的佔空比變壓器t儲能發生變化，此時變壓器t的副邊第二繞組輸出電流值發生改變。
圖3a-圖3c是本發明三種狀態下切相信號、反饋電流信號和pwm信號的波形圖，如圖3a所示，t為一個周期，當切相信號a為持續高電平、反饋電流信號b無幹預時，輸出一定佔空比的方波pwm信號c，結合圖3a和圖3b，當切相信號為持續高電平、反饋電流信號b產生幹預，一個周期t內，與圖3a相比，圖3b中反饋電流信號b佔空比產生變化，進而使輸出pwm信號c的佔空比也產生變化，結合圖3b和圖3c，當切相信號a產生幹預，切相信號a由直線波變為鋸齒波，由於切相信號a的幹預，反饋電流信號b的幅度及佔空比產生變化，進而使輸出pwm信號c的佔空比也產生變化。
一種多路輸出led恆流驅動電路，反激控制模塊通過與電源調光模塊、電流反饋模塊、輸出檢測模塊和變壓器的結合，實現根據led負載接入通道接入的led燈數量及不同的調光需求輸出恆定的驅動電流，性能穩定，與現有技術採用恆壓驅動電源相比，無需二級恆流處理，成本低。多路恆流驅動獨立輸出，不同時輸出，與現有技術多路同時輸出電源相比，避免資源浪費。
通過電流控制模塊實時採樣電源調光模塊的切相信號，針對切相調光器輸出不同的電流調整調光範圍，實現調光深度低、調光範圍廣的目的。
一種多路輸出led恆流驅動方法，反激控制模塊通過與電源調光模塊、電流反饋模塊、輸出檢測模塊和變壓器的結合，實現根據led負載接入通道接入的led燈數量及不同的調光需求輸出恆定的驅動電流，性能穩定，與現有技術採用恆壓驅動電源相比，無需二級恆流處理，成本低。多路恆流驅動獨立輸出，不同時輸出，與現有技術多路同時輸出電源相比，避免資源浪費。
通過電流控制模塊實時採樣電源調光模塊的切相信號，針對切相調光器輸出不同的電流調整調光範圍，實現調光深度低、調光範圍廣的目的。
以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。