一种新型的多路LED无源均流电路及LED驱动电源.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103118460 A (43)申请公布日 2013.05.22 CN 103118460 A *CN103118460A* (21)申请号 201310035539.6 (22)申请日 2013.01.30 H05B 37/02(2006.01) (71)申请人福州大学地址 350108 福建省福州市闽侯县上街镇大学城学园路 2 号福州大学新区 (72)发明人林国庆吴思远 (74)专利代理机构福州元创专利商标代理有限公司 35100 代理人蔡学俊 (54) 发明名称一种新型的多路 LED 无源均流电路及 LED 驱动电源 (57) 摘要本发明涉。

2、及一种新型的多路 LED 无源均流电路，包括 LLC 变换器，其特征在于：所述 LLC 变换器具有第一、二副边绕组以及第一、二组输出均流电路，可以实现四路 LED 串均流输出；其提出的基于 LLC 变换器的四路无源均流输出策略，可拓展到任意 2N 路不同输出电压时的均流输出，具有电路简单和均流效果好等优点。本发明另提供一种采用上述多路LED无源均流电路的LED驱动电源。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页说明书 5 页附图 9 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图9页 (10)申请公布号。

3、 CN 103118460 A CN 103118460 A *CN103118460A* 1/2 页 2 1. 一种新型的多路 LED 无源均流电路，包括 LLC 变换器，其特征在于：所述 LLC 变换器具有第一、二副边绕组以及第一、二组输出均流电路；所述第一组输出均流电路包括第一均流电容，该第一均流电容的第一端与所述第一副边绕组的第一输出端连接，第二端与第一二极管的正极、第三二极管负极连接，所述第一二极管的负极与第一 LED 灯串的正极端连接；所述第一副边绕组的第二输出端与第二二极管的正极、第四二极管的负极连接，所述第二二极管的负极与第二 LED 灯。

4、串的正极端连接；所述第一、二 LED 灯串的负极端与第三二极管正极、第一电容的一端、第二电容的一端连接；所述第一电容的另一端与所述第一二极管的负极连接；所述第二电容的另一端与所述第二二极管的负极连接；所述第二组输出均流电路包括第二均流电容，该第二均流电容的第一端与所述第二副边绕组的第一输出端连接，第二端与第五二极管的正极、第七二极管的负极连接；所述第五二极管的负极与第三 LED 灯串的正极端连接；所述第二副边绕组的第二输出端与第六二极管的正极、第八二极管的负极连接；所述第六二极管的负极与第四 LED 灯串正极端连接；所述第三 LED 灯串。

5、的负极端连接一第三均流电容的一端和所述第四二极管的正极；所述第四 LED 灯串的负极端与所述第七二极管的正极、第八二极管正极、第三均流电容的另一端、第三二极管的正极以及第三电容的一端连接；所述第三电容的另一端与所述第五二极管的负极连接；第四电容的一端与所述第六二极管的负极连接，另一端与所述第八二极管的正极连接。 2. 根据权利要求 1 所述的新型的多路 LED 无源均流电路，其特征在于：还包括第三副边绕组、第三组输出均流电路以及第四均流电容；所述第四均流电容设于所述第四 LED 灯串的负极端与所述的第八二极管的正极之间，所述第三组输出均流电路包括第五。

6、均流电容，该第五均流电容的第一端与所述第三副边绕组的第一输出端连接，第二端与第九二极管的正极、第十一二极管负极连接，所述第九二极管的负极与第五 LED 灯串的正极端连接；所述第三副边绕组的第二输出端与第十二极管的正极、第十二二极管的负极连接，所述第十二极管的负极与第六LED灯串的正极端连接；所述第五、六LED灯串的负极端与第十二二极管正极、第五电容的一端、第六电容的一端连接；所述第五电容的另一端与所述第九二极管的负极连接；所述第六电容的另一端与所述第十二极管的负极连接；所述第十一二极管的正极与所述第四 LED 灯串的负极端连接。 3. 根据权利。

7、要求 1 所述的新型的多路 LED 无源均流电路，其特征在于：所述的副边绕组及其连接的输出均流电路能拓展成 2N 路输出均流，其中， N 为不小于 1 的自然数。 4. 一种采用权利要求 1 所述的多路 LED 无源均流电路的 LED 驱动电源，其特征在于：包括：一采样电阻，该采样电阻串接于所述第一 LED 灯串的负极端，用以采集 LED 灯串的的工作电流；所述工作电流经一电压比较和光电隔离电路发送给一LLC控制电路，该LLC控制电路根据所述电压比较和光电隔离电路的比较结果控制所述 LLC 变换器工作。 5.根据权利要求4所述的LED驱动电源，其特征在于：。

8、所述的多路LED无源均流电路还包括还包括第三副边绕组、第三组输出均流电路以及第四均流电容；所述第四均流电容设于所述第四 LED 灯串的负极端与所述的第八二极管的正极之间；所述第三组输出均流电路包括第五均流电容，该第五均流电容的第一端与所述第三副边绕组的第一输出端连接，第二端与第九二极管的正极、第十一二极管负极连接，所述第九二极管的负极与第五 LED 灯权利要求书 CN 103118460 A 2 2/2 页 3 串的正极端连接；所述第三副边绕组的第二输出端与第十二极管的正极、第十二二极管的负极连接，所述第十二极管的负极与第六 LED 灯串的正极端。

9、连接；所述第五、六 LED 灯串的负极端与第十二二极管正极、第五电容的一端、第六电容的一端连接；所述第五电容的另一端与所述第九二极管的负极连接；所述第六电容的另一端与所述第十二极管的负极连接；所述第十一二极管的正极与所述第四 LED 灯串的负极端连接。 6. 根据权利要求 5 所述的新型的多路 LED 无源均流电路，其特征在于：所述的副边绕组及其连接的输出均流电路能拓展成 2N 路输出均流，其中， N 为不小于 1 的自然数。权利要求书 CN 103118460 A 3 1/5 页 4 一种新型的多路 LED 无源均流电路及 LED 驱动电源技术。

10、领域 0001 本发明涉及 LED 均流技术领域，特别是一种新型的多路 LED 无源均流电路以及采用该均流电路的 LED 驱动电源。背景技术 0002 近年来，能源紧缺的现状使得人类愈发认识到节能减排的重要性。 LED作为一种新型的照明光源具有寿命长、节能环保等优点，因此必将在未来的照明领域占有一席之地，而高效可靠的 LED 驱动电源则是 LED 照明快速发展的关键。 0003 在实际应用中大功率 LED 往往需要使用多路 LED 并联的结构，然而不同支路 LED 的 V-I 特性不同会导致各路电流不均等的问题，因此需要研究多路输出时的均流策略。发明内容 0004 针对。

11、现有的无源均流策略在四路以上输出的场合均流精度较差或因为使用耦合电感造成电路体积和损耗较大等缺点，本发明提出了一种新型的无源均流策略，将电容均流的方法应用到多路输出的场合。 0005 本发明采用以下方案实现：一种新型的多路 LED 无源均流电路，包括 LLC 变换器，其特征在于：所述 LLC 变换器具有第一、二副边绕组以及第一、二组输出均流电路；所述第一组输出均流电路包括第一均流电容，该第一均流电容的第一端与所述第一副边绕组的第一输出端连接，第二端与第一二极管的正极、第三二极管负极连接，所述第一二极管的负极与第一 LED 灯串的正极端连接；所述第一副。

12、边绕组的第二输出端与第二二极管的正极、第四二极管的负极连接，所述第二二极管的负极与第二 LED 灯串的正极端连接；所述第一、二 LED 灯串的负极端与第三二极管正极、第一电容的一端、第二电容的一端连接；所述第一电容的另一端与所述第一二极管的负极连接；所述第二电容的另一端与所述第二二极管的负极连接；所述第二组输出均流电路包括第二均流电容，该第二均流电容的第一端与所述第二副边绕组的第一输出端连接，第二端与第五二极管的正极、第七二极管的负极连接；所述第五二极管的负极与第三 LED 灯串的正极端连接；所述第二副边绕组的第二输出端与第六二极管的正极、。

13、第八二极管的负极连接；所述第六二极管的负极与第四 LED 灯串正极端连接；所述第三 LED 灯串的负极端连接一第三均流电容的一端和所述第四二极管的正极；所述第四 LED 灯串的负极端与所述第七二极管的正极、第八二极管正极、第三均流电容的另一端、第三二极管的正极以及第三电容的一端连接；所述第三电容的另一端与所述第五二极管的负极连接；第四电容的一端与所述第六二极管的负极连接，另一端与所述第八二极管的正极连接。 0006 在本发明一实施例中，还包括第三副边绕组、第三组输出均流电路以及第四均流电容；所述第四均流电容设于所述第四 LED 灯串的负极端与所述的第。

14、八二极管的正极之间；所述第三输出均流电路包括第五均流电容，该第五均流电容的第一端与所述第三副边说明书 CN 103118460 A 4 2/5 页 5 绕组的第一输出端连接，第二端与第九二极管的正极、第十一二极管负极连接，所述第九二极管的负极与第五 LED 灯串的正极端连接；所述第三副边绕组的第二输出端与第十二极管的正极、第十二二极管的负极连接，所述第十二极管的负极与第六 LED 灯串的正极端连接；所述第五、六 LED 灯串的负极端与第十二二极管正极、第五电容的一端、第六电容的一端连接；所述第五电容的另一端与所述第九二极管的负极连接；所述第六。

15、电容的另一端与所述第十二极管的负极连接；所述第十一二极管的正极与所述第四 LED 灯串的负极端连接。 0007 在本发明一实施例中，所述的副边绕组及其连接的输出均流电路能拓展成 2N 路输出均流，其中， N 为不小于 1 的自然数。 0008 本发明另提供一种采用上述的多路 LED 无源均流电路的 LED 驱动电源，其特征在于：包括：一采样电阻，该采样电阻串接于所述第一 LED 灯串的负极端，用以采集 LED 灯串的的工作电流；所述工作电流经一电压比较和光电隔离电路发送给一 LLC 控制电路，该 LLC 控制电路根据所述电压比较和光电隔离电路的比较结果控制所。

16、述 LLC 变换器工作。 0009 在本发明一实施例中，还包括第三副边绕组、第三组输出均流电路以及第四均流电容；所述第四均流电容设于所述第四 LED 灯串的负极端与所述的第八二极管的正极之间；所述第三输出均流电路包括第五均流电容，该第五均流电容的第一端与所述第三副边绕组的第一输出端连接，第二端与第九二极管的正极、第十一二极管负极连接，所述第九二极管的负极与第五 LED 灯串的正极端连接；所述第三副边绕组的第二输出端与第十二极管的正极、第十二二极管的负极连接，所述第十二极管的负极与第六 LED 灯串的正极端连接；所述第五、六 LED 灯串的负极端与第十。

17、二二极管正极、第五电容的一端、第六电容的一端连接；所述第五电容的另一端与所述第九二极管的负极连接；所述第六电容的另一端与所述第十二极管的负极连接；所述第十一二极管的正极与所述第四 LED 灯串的负极端连接。 0010 在本发明一实施例中，所述的副边绕组及其连接的输出均流电路能拓展成 2N 路输出均流，其中， N 为不小于 1 的自然数。 0011 本发明利用均流电容实现任意 2N 路不同输出电压时的均流输出，具有电路简单和均流效果好等优点。附图说明 0012 图 1 是本发明实施例的电路连接示意图。 0013 图 2 是本发明另一实施例的电路连接示意图。 001。

18、4 图 3 到图 6 是 LLC 谐振变换器在时导通示意图。 0015 图 7 到图 8 是变换器工作的等效电路。 0016 图 9 是本发明实施例四路输出 LED 驱动电源样机电路简图。具体实施方式 0017 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。 0018 如图 1 所示，本实施例提供一种新型的多路 LED 无源均流电路，包括 LLC 变换器，其特征在于：所述 LLC 变换器具有第一、二副边绕组以及第一、二组输出均流电路；所述第一组输出均流电路包括第一均流电容，该第一均流电容的第一端与所述第一副说明书 CN 103118460 A 5 3/5 页 6 边绕。

19、组的第一输出端连接，第二端与第一二极管的正极、第三二极管负极连接，所述第一二极管的负极与第一 LED 灯串的正极端连接；所述第一副边绕组的第二输出端与第二二极管的正极、第四二极管的负极连接，所述第二二极管的负极与第二 LED 灯串的正极端连接；所述第一、二 LED 灯串的负极端与第三二极管正极、第一电容的一端、第二电容的一端连接；所述第一电容的另一端与所述第一二极管的负极连接；所述第二电容的另一端与所述第二二极管的负极连接；所述第二组输出均流电路包括第二均流电容，该第二均流电容的第一端与所述第二副边绕组的第一输出端连接，第二端与第五二极管的正极。

20、、第七二极管的负极连接；所述第五二极管的负极与第三 LED 灯串的正极端连接；所述第二副边绕组的第二输出端与第六二极管的正极、第八二极管的负极连接；所述第六二极管的负极与第四 LED 灯串正极端连接；所述第三 LED 灯串的负极端连接一第三均流电容的一端和所述第四二极管的正极；所述第四 LED 灯串的负极端与所述第七二极管的正极、第八二极管正极、第三均流电容的另一端、第三二极管的正极以及第三电容的一端连接；所述第三电容的另一端与所述第五二极管的负极连接；第四电容的一端与所述第六二极管的负极连接，另一端与所述第八二极管的正极连接。 0019 请参。

21、见图 2，在本发明一实施例中，还包括第三副边绕组、第三组输出均流电路以及第四均流电容；所述第四均流电容设于所述第四 LED 灯串的负极端与所述的第八二极管的正极之间；所述第三输出均流电路包括第五均流电容，该第五均流电容的第一端与所述第三副边绕组的第一输出端连接，第二端与第九二极管的正极、第十一二极管负极连接，所述第九二极管的负极与第五 LED 灯串的正极端连接；所述第三副边绕组的第二输出端与第十二极管的正极、第十二二极管的负极连接，所述第十二极管的负极与第六 LED 灯串的正极端连接；所述第五、六 LED 灯串的负极端与第十二二极管正极、第五电。

22、容的一端、第六电容的一端连接；所述第五电容的另一端与所述第九二极管的负极连接；所述第六电容的另一端与所述第十二极管的负极连接；所述第十一二极管的正极与所述第四 LED 灯串的负极端连接。 0020 在本发明一实施例中，所述的副边绕组及其连接的输出均流电路能拓展成 2N 路输出均流，其中， N 为不小于 1 的自然数。 0021 为了让一般技术人员更好的理解本发明，下面对整个电路的工作原理做进一步说明。 0022 请参见图1，图 1中第、组各有两路LED灯串，即为四路输出无源均流电路。电路主要由 3 部分组成：变压器原边的 LLC 谐振环节；组和组。

23、两个采用电容均流的两路输出电路；以及一个用来均衡组和组两组负载电流的均流电容。这样电路仅靠 3 个电容即可实现四路输出的自动均流。请参见图 2，图中均流电容 cb?3负责第一组和第二组的输出均流，均流电容 cb?4负责第二组和第三组的输出均流，这样该无源均流方法也可以扩展到任意 2N 路输出场合。 0023 请继续参见图 1 中，该电路可以工作在连续模式或者断续模式下：连续模式是指组和组的副边二极管时刻都有且仅有一组处于导通状态；断续模式是指组和组的副边两组二极管轮流导通时存在死区，即两组二极管都处于关断状态。 0024 当电路工作频率高于谐振频率时，谐振网。

24、络中始终只有、以及副边的均说明书 CN 103118460 A 6 4/5 页 7 流电容参与谐振。这样在一个开关周期内可分为 8 个阶段的工作过程，本发明仅分析半个开关周期内的 4 个阶段，每个阶段的导通示意图如图 3 到图 6 所示。具体工作过程如下分析：请参见图 3，阶段 1（）：假设时开关网络的上管的寄生电容两端电压被谐振电流反向充电到零，而此时小于 0，因此流过的寄生二极管，此时可以实现零电压开通；在这个阶段里变压器原边绕组被负载电压箝位，故不参与谐振且在正向电压作用下励磁电流逐渐增大，而谐振电流则是以正弦的形式增大且比大，因此整流二极。

25、管 D1、 D4、 D5、 D8 导通。时刻增大到 0，此时电路工作进入阶段 2。 0025 请参见图 4，阶段 2（）：时刻零电压开通。在这个阶段里励磁电流和谐振电流继续增大且，因此整流二极管 D1、 D4、 D5、 D8 继续保持导通状态，也不参与谐振。时刻，关断，电路工作进入阶段 3。 0026 请参见图 5，阶段 3（）：在这个阶段里、都处于关断状态。谐振电流给上管的寄生电容充电，同时也给下管的寄生电容放电，因此开始逐渐变小，但是依然大于励磁电流，因此整流二极管 D1、 D4、 D5、 D8 继续保持导通状态，励磁电感依然被正向电压励磁，继续线。

26、性增大。时刻， =，电路工作进入阶段 4。 0027 请参见图 6，阶段 4（）：在时刻之后谐振电流小于励磁电流，故整流二极管 D2、 D3、 D6、 D7 开始导通。在这个阶段里变压器原边绕组被负载电压箝位，这个箝位电压是上负下正的极性，因此励磁电流线性减小但依然大于。时刻，寄生电容两端电压变为零，电路工作进入阶段 5。 0028 由于 LLC 谐振变换器正负半周工作的对称性，阶段 5 阶段 8 的工作状态与阶段 1 阶段 4 相似，这里不再进行分析。 0029 根据上述分析可知变压器副边绕组上会产生一个正向电压和负向电压交替出现的电压波形。假设在-时间里，副边。

27、绕组电压是正向电压，如图 7 所示，组中电流的流通途径为、 D1、 D4 再流回电源，电流给充电，给放电；组中电流的流通途径为、 D5、 D8 再流回，电流给充电，负载给充电。故：（1）在-时间里，副边绕组电压是负向电压时，如图 8 所示，组中电流的流通途径为说明书 CN 103118460 A 7 5/5 页 8 D2、 D3、回电压源，电流给放电；组中电流的流通途径为 D6、 D7、再流回，电流给放电，同时负载给充电。故：（2）因为稳态时电容在一个周期内的充放电电荷平衡，故：（3）又每一路负载的电流为：（4）由式（4-。

28、1） - 式（4-4）可得，从而有：（5）串接于所述第一LED灯串的负极端，用以采集LED灯串的的工作电流；所述工作电流经一电压比较和光电隔离电路发送给一 LLC 控制电路，该 LLC 控制电路根据所述电压比较和光电隔离电路的比较结果控制所述 LLC 变换器工作。同样，该 LED 驱动电源中的多路 LED 无源均流电路能拓展到 2N 路。 0030 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。说明书 CN 103118460 A 8 1/9 页 9 图 1 说明书附图 CN 103118460。

29、 A 9 2/9 页 10 图 2 说明书附图 CN 103118460 A 10 3/9 页 11 图 3 说明书附图 CN 103118460 A 11 4/9 页 12 图 4 说明书附图 CN 103118460 A 12 5/9 页 13 图 5 说明书附图 CN 103118460 A 13 6/9 页 14 图 6 说明书附图 CN 103118460 A 14 7/9 页 15 图 7 说明书附图 CN 103118460 A 15 8/9 页 16 图 8 说明书附图 CN 103118460 A 16 9/9 页 17 图 9 说明书附图 CN 103118460 A 17 。

摘要
申请专利号：	CN201310035539.6	申请日：	2013.01.30
公开号：	CN103118460A	公开日：	2013.05.22
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H05B 37/02申请日:20130130\|\|\|公开
IPC分类号：	H05B37/02	主分类号：	H05B37/02
申请人：	福州大学
发明人：	林国庆; 吴思远
地址：	350108 福建省福州市闽侯县上街镇大学城学园路2号福州大学新区
优先权：
专利代理机构：	福州元创专利商标代理有限公司 35100	代理人：	蔡学俊
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内容摘要

本发明涉及一种新型的多路LED无源均流电路，包括LLC变换器，其特征在于：所述LLC变换器具有第一、二副边绕组以及第一、二组输出均流电路，可以实现四路LED串均流输出；其提出的基于LLC变换器的四路无源均流输出策略，可拓展到任意2N路不同输出电压时的均流输出，具有电路简单和均流效果好等优点。本发明另提供一种采用上述多路LED无源均流电路的LED驱动电源。

权利要求书

权利要求书一种新型的多路LED无源均流电路，包括LLC变换器，其特征在于：所述LLC变换器具有第一、二副边绕组以及第一、二组输出均流电路；
所述第一组输出均流电路包括第一均流电容，该第一均流电容的第一端与所述第一副边绕组的第一输出端连接，第二端与第一二极管的正极、第三二极管负极连接，所述第一二极管的负极与第一LED灯串的正极端连接；所述第一副边绕组的第二输出端与第二二极管的正极、第四二极管的负极连接，所述第二二极管的负极与第二LED灯串的正极端连接；所述第一、二LED灯串的负极端与第三二极管正极、第一电容的一端、第二电容的一端连接；所述第一电容的另一端与所述第一二极管的负极连接；所述第二电容的另一端与所述第二二极管的负极连接；
所述第二组输出均流电路包括第二均流电容，该第二均流电容的第一端与所述第二副边绕组的第一输出端连接，第二端与第五二极管的正极、第七二极管的负极连接；所述第五二极管的负极与第三LED灯串的正极端连接；所述第二副边绕组的第二输出端与第六二极管的正极、第八二极管的负极连接；所述第六二极管的负极与第四LED灯串正极端连接；所述第三LED灯串的负极端连接一第三均流电容的一端和所述第四二极管的正极；所述第四LED灯串的负极端与所述第七二极管的正极、第八二极管正极、第三均流电容的另一端、第三二极管的正极以及第三电容的一端连接；所述第三电容的另一端与所述第五二极管的负极连接；第四电容的一端与所述第六二极管的负极连接，另一端与所述第八二极管的正极连接。
根据权利要求1所述的新型的多路LED无源均流电路，其特征在于：还包括第三副边绕组、第三组输出均流电路以及第四均流电容；所述第四均流电容设于所述第四LED灯串的负极端与所述的第八二极管的正极之间，所述第三组输出均流电路包括第五均流电容，该第五均流电容的第一端与所述第三副边绕组的第一输出端连接，第二端与第九二极管的正极、第十一二极管负极连接，所述第九二极管的负极与第五LED灯串的正极端连接；所述第三副边绕组的第二输出端与第十二极管的正极、第十二二极管的负极连接，所述第十二极管的负极与第六LED灯串的正极端连接；所述第五、六LED灯串的负极端与第十二二极管正极、第五电容的一端、第六电容的一端连接；所述第五电容的另一端与所述第九二极管的负极连接；所述第六电容的另一端与所述第十二极管的负极连接；所述第十一二极管的正极与所述第四LED灯串的负极端连接。
根据权利要求1所述的新型的多路LED无源均流电路，其特征在于：所述的副边绕组及其连接的输出均流电路能拓展成2N路输出均流，其中，N为不小于1的自然数。
一种采用权利要求1所述的多路LED无源均流电路的LED驱动电源，其特征在于：包括：一采样电阻，该采样电阻串接于所述第一LED灯串的负极端，用以采集LED灯串的的工作电流；所述工作电流经一电压比较和光电隔离电路发送给一LLC控制电路，该LLC控制电路根据所述电压比较和光电隔离电路的比较结果控制所述LLC变换器工作。
根据权利要求4所述的LED驱动电源，其特征在于：所述的多路LED无源均流电路还包括还包括第三副边绕组、第三组输出均流电路以及第四均流电容；所述第四均流电容设于所述第四LED灯串的负极端与所述的第八二极管的正极之间；所述第三组输出均流电路包括第五均流电容，该第五均流电容的第一端与所述第三副边绕组的第一输出端连接，第二端与第九二极管的正极、第十一二极管负极连接，所述第九二极管的负极与第五LED灯串的正极端连接；所述第三副边绕组的第二输出端与第十二极管的正极、第十二二极管的负极连接，所述第十二极管的负极与第六LED灯串的正极端连接；所述第五、六LED灯串的负极端与第十二二极管正极、第五电容的一端、第六电容的一端连接；所述第五电容的另一端与所述第九二极管的负极连接；所述第六电容的另一端与所述第十二极管的负极连接；所述第十一二极管的正极与所述第四LED灯串的负极端连接。
根据权利要求5所述的新型的多路LED无源均流电路，其特征在于：所述的副边绕组及其连接的输出均流电路能拓展成2N路输出均流，其中，N为不小于1的自然数。

说明书

说明书一种新型的多路LED无源均流电路及LED驱动电源
技术领域
本发明涉及LED均流技术领域，特别是一种新型的多路LED无源均流电路以及采用该均流电路的LED驱动电源。
背景技术
近年来，能源紧缺的现状使得人类愈发认识到节能减排的重要性。LED作为一种新型的照明光源具有寿命长、节能环保等优点，因此必将在未来的照明领域占有一席之地，而高效可靠的LED驱动电源则是LED照明快速发展的关键。
在实际应用中大功率LED往往需要使用多路LED并联的结构，然而不同支路LED的V‑I特性不同会导致各路电流不均等的问题，因此需要研究多路输出时的均流策略。
发明内容
   针对现有的无源均流策略在四路以上输出的场合均流精度较差或因为使用耦合电感造成电路体积和损耗较大等缺点，本发明提出了一种新型的无源均流策略，将电容均流的方法应用到多路输出的场合。
本发明采用以下方案实现：一种新型的多路LED无源均流电路，包括LLC变换器，其特征在于：所述LLC变换器具有第一、二副边绕组以及第一、二组输出均流电路；
所述第一组输出均流电路包括第一均流电容，该第一均流电容的第一端与所述第一副边绕组的第一输出端连接，第二端与第一二极管的正极、第三二极管负极连接，所述第一二极管的负极与第一LED灯串的正极端连接；所述第一副边绕组的第二输出端与第二二极管的正极、第四二极管的负极连接，所述第二二极管的负极与第二LED灯串的正极端连接；所述第一、二LED灯串的负极端与第三二极管正极、第一电容的一端、第二电容的一端连接；所述第一电容的另一端与所述第一二极管的负极连接；所述第二电容的另一端与所述第二二极管的负极连接；
所述第二组输出均流电路包括第二均流电容，该第二均流电容的第一端与所述第二副边绕组的第一输出端连接，第二端与第五二极管的正极、第七二极管的负极连接；所述第五二极管的负极与第三LED灯串的正极端连接；所述第二副边绕组的第二输出端与第六二极管的正极、第八二极管的负极连接；所述第六二极管的负极与第四LED灯串正极端连接；所述第三LED灯串的负极端连接一第三均流电容的一端和所述第四二极管的正极；所述第四LED灯串的负极端与所述第七二极管的正极、第八二极管正极、第三均流电容的另一端、第三二极管的正极以及第三电容的一端连接；所述第三电容的另一端与所述第五二极管的负极连接；第四电容的一端与所述第六二极管的负极连接，另一端与所述第八二极管的正极连接。
在本发明一实施例中，还包括第三副边绕组、第三组输出均流电路以及第四均流电容；所述第四均流电容设于所述第四LED灯串的负极端与所述的第八二极管的正极之间；所述第三输出均流电路包括第五均流电容，该第五均流电容的第一端与所述第三副边绕组的第一输出端连接，第二端与第九二极管的正极、第十一二极管负极连接，所述第九二极管的负极与第五LED灯串的正极端连接；所述第三副边绕组的第二输出端与第十二极管的正极、第十二二极管的负极连接，所述第十二极管的负极与第六LED灯串的正极端连接；所述第五、六LED灯串的负极端与第十二二极管正极、第五电容的一端、第六电容的一端连接；所述第五电容的另一端与所述第九二极管的负极连接；所述第六电容的另一端与所述第十二极管的负极连接；所述第十一二极管的正极与所述第四LED灯串的负极端连接。
在本发明一实施例中，所述的副边绕组及其连接的输出均流电路能拓展成2N路输出均流，其中，N为不小于1的自然数。
本发明另提供一种采用上述的多路LED无源均流电路的LED驱动电源，其特征在于：包括：一采样电阻，该采样电阻串接于所述第一LED灯串的负极端，用以采集LED灯串的的工作电流；所述工作电流经一电压比较和光电隔离电路发送给一LLC控制电路，该LLC控制电路根据所述电压比较和光电隔离电路的比较结果控制所述LLC变换器工作。
在本发明一实施例中，还包括第三副边绕组、第三组输出均流电路以及第四均流电容；所述第四均流电容设于所述第四LED灯串的负极端与所述的第八二极管的正极之间；所述第三输出均流电路包括第五均流电容，该第五均流电容的第一端与所述第三副边绕组的第一输出端连接，第二端与第九二极管的正极、第十一二极管负极连接，所述第九二极管的负极与第五LED灯串的正极端连接；所述第三副边绕组的第二输出端与第十二极管的正极、第十二二极管的负极连接，所述第十二极管的负极与第六LED灯串的正极端连接；所述第五、六LED灯串的负极端与第十二二极管正极、第五电容的一端、第六电容的一端连接；所述第五电容的另一端与所述第九二极管的负极连接；所述第六电容的另一端与所述第十二极管的负极连接；所述第十一二极管的正极与所述第四LED灯串的负极端连接。
在本发明一实施例中，所述的副边绕组及其连接的输出均流电路能拓展成2N路输出均流，其中，N为不小于1的自然数。
本发明利用均流电容实现任意2N路不同输出电压时的均流输出，具有电路简单和均流效果好等优点。
附图说明
图1是本发明实施例的电路连接示意图。
图2是本发明另一实施例的电路连接示意图。
图3到图6是LLC谐振变换器在                                               时导通示意图。
图7到图8是变换器工作的等效电路。
图9是本发明实施例四路输出LED驱动电源样机电路简图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本实施例提供一种新型的多路LED无源均流电路，包括LLC变换器，其特征在于：所述LLC变换器具有第一、二副边绕组以及第一、二组输出均流电路；
所述第一组输出均流电路包括第一均流电容，该第一均流电容的第一端与所述第一副边绕组的第一输出端连接，第二端与第一二极管的正极、第三二极管负极连接，所述第一二极管的负极与第一LED灯串的正极端连接；所述第一副边绕组的第二输出端与第二二极管的正极、第四二极管的负极连接，所述第二二极管的负极与第二LED灯串的正极端连接；所述第一、二LED灯串的负极端与第三二极管正极、第一电容的一端、第二电容的一端连接；所述第一电容的另一端与所述第一二极管的负极连接；所述第二电容的另一端与所述第二二极管的负极连接；
所述第二组输出均流电路包括第二均流电容，该第二均流电容的第一端与所述第二副边绕组的第一输出端连接，第二端与第五二极管的正极、第七二极管的负极连接；所述第五二极管的负极与第三LED灯串的正极端连接；所述第二副边绕组的第二输出端与第六二极管的正极、第八二极管的负极连接；所述第六二极管的负极与第四LED灯串正极端连接；所述第三LED灯串的负极端连接一第三均流电容的一端和所述第四二极管的正极；所述第四LED灯串的负极端与所述第七二极管的正极、第八二极管正极、第三均流电容的另一端、第三二极管的正极以及第三电容的一端连接；所述第三电容的另一端与所述第五二极管的负极连接；第四电容的一端与所述第六二极管的负极连接，另一端与所述第八二极管的正极连接。
请参见图2，在本发明一实施例中，还包括第三副边绕组、第三组输出均流电路以及第四均流电容；所述第四均流电容设于所述第四LED灯串的负极端与所述的第八二极管的正极之间；所述第三输出均流电路包括第五均流电容，该第五均流电容的第一端与所述第三副边绕组的第一输出端连接，第二端与第九二极管的正极、第十一二极管负极连接，所述第九二极管的负极与第五LED灯串的正极端连接；所述第三副边绕组的第二输出端与第十二极管的正极、第十二二极管的负极连接，所述第十二极管的负极与第六LED灯串的正极端连接；所述第五、六LED灯串的负极端与第十二二极管正极、第五电容的一端、第六电容的一端连接；所述第五电容的另一端与所述第九二极管的负极连接；所述第六电容的另一端与所述第十二极管的负极连接；所述第十一二极管的正极与所述第四LED灯串的负极端连接。
在本发明一实施例中，所述的副边绕组及其连接的输出均流电路能拓展成2N路输出均流，其中，N为不小于1的自然数。
为了让一般技术人员更好的理解本发明，下面对整个电路的工作原理做进一步说明。
请参见图1，图 1中第Ⅰ、Ⅱ组各有两路LED灯串，即为四路输出无源均流电路。电路主要由3部分组成：变压器原边的LLC谐振环节；Ⅰ组和Ⅱ组两个采用电容均流的两路输出电路；以及一个用来均衡Ⅰ组和Ⅱ组两组负载电流的均流电容。这样电路仅靠3个电容即可实现四路输出的自动均流。请参见图2，图中均流电容cb??3负责第一组和第二组的输出均流，均流电容cb??4负责第二组和第三组的输出均流，这样该无源均流方法也可以扩展到任意2N路输出场合。
请继续参见图1中，该电路可以工作在连续模式或者断续模式下：连续模式是指Ⅰ组和Ⅱ组的副边二极管时刻都有且仅有一组处于导通状态；断续模式是指Ⅰ组和Ⅱ组的副边两组二极管轮流导通时存在死区，即两组二极管都处于关断状态。
当电路工作频率高于谐振频率时，谐振网络中始终只有、以及副边的均流电容参与谐振。这样在一个开关周期内可分为8个阶段的工作过程，本发明仅分析半个开关周期内的4个阶段，每个阶段的导通示意图如图3到图6所示。具体工作过程如下分析：
请参见图3，阶段1（）：假设时开关网络的上管的寄生电容两端电压被谐振电流反向充电到零，而此时小于0，因此流过的寄生二极管，此时可以实现零电压开通；在这个阶段里变压器原边绕组被负载电压箝位，故不参与谐振且在正向电压作用下励磁电流逐渐增大，而谐振电流则是以正弦的形式增大且比大，因此整流二极管D1、D4、D5、D8导通。时刻增大到0，此时电路工作进入阶段2。
请参见图4，阶段2（）：时刻零电压开通。在这个阶段里励磁电流和谐振电流继续增大且>，因此整流二极管D1、D4、D5、D8继续保持导通状态，也不参与谐振。时刻，关断，电路工作进入阶段3。
请参见图5，阶段3（）：在这个阶段里、都处于关断状态。谐振电流给上管的寄生电容充电，同时也给下管的寄生电容放电，因此开始逐渐变小，但是依然大于励磁电流，因此整流二极管D1、D4、D5、D8继续保持导通状态，励磁电感依然被正向电压励磁，继续线性增大。时刻，=，电路工作进入阶段4。
请参见图6，阶段4（）：在时刻之后谐振电流小于励磁电流，故整流二极管D2、D3、D6、D7开始导通。在这个阶段里变压器原边绕组被负载电压箝位，这个箝位电压是上负下正的极性，因此励磁电流线性减小但依然大于。时刻，寄生电容两端电压变为零，电路工作进入阶段5。
由于LLC谐振变换器正负半周工作的对称性，阶段5～阶段8的工作状态与阶段1～阶段4相似，这里不再进行分析。
根据上述分析可知变压器副边绕组上会产生一个正向电压和负向电压交替出现的电压波形。假设在‑时间里，副边绕组电压是正向电压，如图7所示，Ⅰ组中电流的流通途径为、D1、、、D4再流回电源，电流给充电，给放电；Ⅱ组中电流的流通途径为、D5、、、D8再流回，电流给充电，负载给充电。故：
                    （1）
在‑时间里，副边绕组电压是负向电压时，如图8所示，Ⅰ组中电流的流通途径为D2、、D3、回电压源，电流给放电；Ⅱ组中电流的流通途径为D6、、D7、再流回，电流给放电，同时负载给充电。故：
                        （2）
因为稳态时电容在一个周期内的充放电电荷平衡，故：
                             （3）
又每一路负载的电流为：
                          （4）
由式（4‑1）‑式（4‑4）可得，
从而有：
                        （5）
串接于所述第一LED灯串的负极端，用以采集LED灯串的的工作电流；所述工作电流经一电压比较和光电隔离电路发送给一LLC控制电路，该LLC控制电路根据所述电压比较和光电隔离电路的比较结果控制所述LLC变换器工作。同样，该LED驱动电源中的多路LED无源均流电路能拓展到2N路。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。