一種基於電流互感器的led驅動電路的製作方法
2024-03-23 20:35:05
專利名稱：一種基於電流互感器的led驅動電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於開關電源技術領域，涉及一種LED驅動電路。具體地說是通過電流互感器來實現多路LED負載電流均衡的驅動電路。
背景技術：
LED需要恆流驅動，一些大功率照明的應用場合，LED通常需要串聯或並聯使用。 LED並聯使用時每路都需要恆流控制，增加了電路成本。因此，對LED而言，直接串聯的方式最簡單，但如果LED串聯個數過多，一方面驅動器輸出電壓較高，增加了線路元器件成本， 另一方面如果其中一個LED失效會導致整串LED燈失效，因此從系統角度來看可靠性不高。 一種技術是採用多個高頻變壓器原邊串聯，副邊經整流後帶LED負載，利用理想變壓器原副邊電流與變壓器匝比成反比的原理，在保證多個變壓器匝比相同的條件下，實現副邊的 LED電流均流，如圖1所示。該技術雖然原理上可行，但是在實際應用中存在一些缺點，影響到其實際應用，如(1)變壓器勵磁電感的離散性會使多路輸出電流的均流度受到影響。當某一路負載短路時，由於僅電容濾波，因此該路對應的變壓器相當於短路，導致原邊串聯的總的勵磁電感量發生變化，從而影響變流器的穩態增益，增加了控制難度，因此會嚴重降低了變流器的可靠性。
發明內容本實用新型針對現有技術的不足，提出一種基於電流互感器(CT)實現的多路LED 均流電路，具有結構簡單、成本低和均流性能好等優點。本實用新型解決技術問題所採取的技術方案為本實用新型包括高頻交流電流源、N個電流互感器模塊；每個電流互感器模塊包括一個電流互感器、一個輸出整流器和一個輸出電容，其中N為自然數。高頻交流電流源的一個輸出端接第一電流互感器模塊中的電流互感器原邊繞組一端，所有電流互感器原邊繞組順次串接，直到電流互感器模塊N-I另一個輸入端接電流互感器模塊N的一個輸入端，第N電流互感器模塊中的電流互感器原邊繞組的另一端接高頻電流源的另一個輸出端。每個電流互感器模塊的正輸出端接對應的LED負載的正輸入端，電流互感器模塊的負輸出端接對應的LED負載的負輸入端。所述高頻交流電流源是具有交流電流源特性的高頻逆變電路，包括直流電壓源、 高頻交流電壓源產生電路和阻抗網絡。直流電壓源可以是蓄電池等直流源或由市電經整流後得到；所述高頻交流電壓源產生電路是若干種隔離型或非隔離型開關拓撲之一，用來產生高頻交流脈衝電壓信號；所述阻抗網絡是電感或者電感和電容構成的阻抗轉換網絡，將高頻交流脈衝電壓信號轉換為高頻交流電流信號。所述電流互感器模塊中，電流互感器的副邊繞組接到輸出整流器的輸入端，輸出整流器的輸出端接到輸出電容的兩端，LED負載與輸出電容並聯。所述電流互感器模塊中，電流互感器的副邊可以是單繞組結構，也可以是多繞組
3整流結構，如中心抽頭的繞組結構。所述電流互感器模塊中，輸出整流器可以是半波整流電路，也可以是全橋整流電路，或者中心抽頭整流電路，或者倍壓整流電路，及其它適用於輸出電容濾波的整流電路。具體來說，本實用新型的核心思想是首先構造出一個高頻交流電流源，然後利用電流互感器感應出電流來驅動LED負載；只要保證電流互感器匝比一致，可自動實現各路 LED負載電流均衡。本實用新型與圖1所示的採用多個高頻變壓器原邊串聯方法的主要區別在於圖 1中的高頻脈衝交流電源輸出阻抗較低，等效為電壓源，高頻變壓器原邊激磁電感量需為高阻抗以承受該電壓源，在設計原邊主電路參數時，需將高頻變壓器原邊激磁電感量考慮進去；本實用新型的高頻脈衝交流電源為一等效的交流源，輸出阻抗較大，電流互感器激磁電感為低阻抗，電流互感器激磁電感在原邊主電路參數設計時不予考慮。本實用新型的有益效果在於(1)電流互感器原邊繞組串入主電路，將感應的原邊電流傳遞給副邊，原邊繞組基本不承受電壓，電流互感器激磁電感對均流效果沒有影響；(2)電流互感器原邊感應電流時，副邊整流器導通，電流互感器激磁電感已經相當於被副邊輸出電容短路，因此出現負載短路情況時也不會對電路性能造成任何影響；(3)均流效果受負載電壓偏差影響較小；(4)電流互感器模塊可以標準化，容易實現模塊化生產，降低生產成本。
[0018]圖1現有的多個高頻變壓器串聯實現副邊均流結構圖[0019]圖2為本實用新型結構框圖；[0020]圖3本實用新型的第一具體實施例；[0021]圖4高頻電壓源產生電路的具體可選拓撲結構；[0022]圖5阻抗網絡的具體可選結構；[0023]圖6輸出整流器具體可選結構；[0024]圖7本實用新型的第二具體實施例。
具體實施方式
以下結合具體實施例以及附圖對本實用新型內容進行詳細說明。如圖2所示，本實用新型包括一個高頻交流電流源、N個電流互感器模塊；高頻交流電流源的一個輸出端接電流互感器模塊1的一個輸入端，電流互感器模塊1的另一輸入端接電流互感器模塊2的一個輸入端，所有電流互感器模塊輸入端皆首尾相連，直到電流互感器模塊N-I另一個輸入端接電流互感器模塊N的一個輸入端，電流互感器模塊N的另一個輸入端接高頻交流電流源的另一個輸出端；每個電流互感器模塊的正輸出端接對應的 LED負載的正輸入端，電流互感器模塊的負輸出端接對應的LED負載的負輸入端；電流互感器模塊中，電流互感器的副邊繞組接到輸出整流器的輸入端，輸出整流器的輸出端接到輸出電容的兩端。圖3所示為本實用新型的第一具體實施例，包括一個直流電壓源Vin、高頻交流電壓源產生電路、阻抗網絡和N個兩繞組電流互感器模塊；其中，直流電壓源Vin、高頻交流電壓源產生電路和阻抗網絡構成圖2中所示的高頻交流電流源；直流電壓源Vin的正輸出端接高頻交流電壓源產生電路的正輸入端，直流電壓源Vin的負輸出端接高頻交流電壓源產生電路的負輸入端，高頻交流電壓源產生電路的兩個輸出端分別與阻抗網絡的兩個輸入端相連，阻抗網絡的兩個輸出端作為所述高頻交流電流源的兩個輸出端；每個電流互感器模塊包括一個兩繞組的電流互感器、一個輸出整流器和一個輸出電容；阻抗網絡的一個輸出端輸出接電流互感器CTl原邊繞組同名端，電流互感器CTl的異名端接電流互感器CT2的同名端，所有電流互感器原邊繞組順次串接，直到電流互感器CTN-I原邊繞組的異名端接電流互感器CTN原邊繞組的同名端，電流互感器CTN原邊繞組的異名端接阻抗網絡的另一個輸出端；任意一個電流互感器模塊η中，電流互感器CTn的副邊繞組的同名端接輸出整流器的正輸入端，電流互感器CTn的副邊繞組的異名端接輸出整流器的負輸入端；輸出整流器的正輸出端接輸出電容Con的正端，輸出整流器的負輸出端接輸出電容Con的負端， LED負載η與輸出電容Con並聯。其中，直流電壓源Vin可以是蓄電池等直流源或由市電經整流後得到。其中，高頻交流電壓源產生電路是隔離型或非隔離型開關拓撲，如圖4所示的10 種拓撲結構中任意一種。其中，阻抗網絡可以是LC網絡，如圖5 (a)所示的結構一；為了降低對後級電流互感器的耐壓要求，將5 (a)所示的結構一中的電容Cr拆分成兩個電容Crl和Cr2，變成如圖 5 (b)所示的結構二，利用電容實現電路的電氣隔離；上述兩種結構適用於圖4所示10種拓撲結構種任意一種；第三種阻抗網絡直接由電感組成，如5 (c)所示，適用於圖4 (b)、圖 4⑷、圖4 (e)、圖4⑴、圖4 (g)、圖4 (h)、圖4 (i)和圖4 (j)等八種拓撲。其中，輸出整流器可以是圖6所示三種整流電路種任意一種，輸出整流器中的整流管可以是二極體或同步整流MOSFET。圖7為本實用新型的第二具體實施例，包括一個直流電壓源Viru高頻交流電壓源產生電路、阻抗網絡和N個三繞組電流互感器模塊，其中，直流電壓源Viru高頻交流電壓源產生電路、阻抗網絡具體實現方式和連接方式都與圖3所示第一具體實施例相同，區別在於電流互感器模塊實現方式本實施例的電流互感器模塊由一個帶中心抽頭的三繞組電流互感器CT、兩個整流二極體組成的輸出整流器和一個輸出電容組成。阻抗網絡的正端輸出接電流互感器CTl原邊繞組同名端，電流互感器CTl的異名端接電流互感器CT2的同名端， 所有電流互感器原邊繞組皆首尾相連，直到電流互感器CTN-I原邊繞組的異名端接電流互感器CTN原邊繞組的同名端，電流互感器CTN原邊繞組的異名端接阻抗網絡的負端輸出；任意一個電流互感器模塊η中，電流互感器CTn的第一副邊繞組的同名端接二極體Dsln的陽極，第一副邊繞組的異名端與第二副邊繞組的同名端相連並接到輸出電容Con的負端以及對應的LED負載η的陰極，第二副邊繞組的異名端接二極體Ds2n的陽極，二極體Dsln的陰極與二極體Ds2n的陰極相連後接到輸出電容Con的正端以及對應的LED負載η的陽極。
權利要求1.一種基於電流互感器的LED驅動電路，其特徵在於包括高頻交流電流源、N個電流互感器模塊；每個電流互感器模塊包括一個電流互感器、一個輸出整流器和一個輸出電容；高頻交流電流源的一個輸出端接第一電流互感器模塊中的電流互感器原邊繞組一端， 所有電流互感器原邊繞組順次串接，第N電流互感器模塊中的電流互感器原邊繞組的另一端接高頻電流源的另一個輸出端；每個電流互感器模塊的正輸出端接對應的LED負載的正輸入端，電流互感器模塊的負輸出端接對應的LED負載的負輸入端；所述高頻交流電流源是具有交流電流源特性的高頻逆變電路，包括直流電壓源、高頻交流電壓源產生電路和阻抗網絡；直流電壓源為蓄電池或由市電經整流後得到；高頻交流電壓源產生電路為隔離型或非隔離型開關拓撲，用來產生高頻交流脈衝電壓信號；阻抗網絡為電感或者電感和電容構成的阻抗轉換網絡，將高頻交流脈衝電壓信號轉換為高頻交流電流信號；所述電流互感器模塊中，電流互感器的副邊繞組接到輸出整流器的輸入端，輸出整流器的輸出端接到輸出電容的兩端，LED負載與輸出電容並聯。
2.根據權利要求1所述的LED驅動電路，其特徵在於所述電流互感器模塊中，電流互感器的副邊為單繞組結構或者多繞組整流結構。
3.根據權利要求1所述的LED驅動電路，其特徵在於所述電流互感器模塊中，輸出整流器為半波整流電路、全橋整流電路、中心抽頭整流電路或者倍壓整流電路。
專利摘要本實用新型公開了一種基於電流互感器的LED驅動電路。現有的驅動電路較為複雜且成本高。本實用新型包括高頻交流電流源、N個電流互感器模塊；每個電流互感器模塊包括電流互感器、輸出整流器和輸出電容。高頻交流電流源的一個輸出端接第一電流互感器模塊中的電流互感器原邊繞組一端，所有電流互感器原邊繞組順次串接，直到電流互感器模塊N-1另一個輸入端接電流互感器模塊N的一個輸入端，第N電流互感器模塊中的電流互感器原邊繞組的另一端接高頻電流源的另一個輸出端。每個電流互感器模塊的正輸出端接對應的LED負載的正輸入端，電流互感器模塊的負輸出端接對應的LED負載的負輸入端。本實用新型容易實現模塊化生產，降低生產成本。
文檔編號H05B37/02GK201967206SQ20112000680
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月11日 優先權日2011年1月11日
發明者呂強, 王加蓮, 謝小高 申請人:杭州電子科技大學