一种多路均流输出的LED驱动电源及调光方法技术

本发明专利技术涉及一种多路均流输出的LED驱动电源及调光方法,该驱动电源包括依次相连的开关网络模块、LCL-nT型谐振网络、整流网络以及负载单元；其中所述开关网络包括两相并联的第一桥臂以及第二桥臂，其中第二桥臂作为移相桥臂，用以实现宽范围调光控制，所述负载单元包括n路均流输出的LED负载。本发明专利技术可以实现在多路不同LED灯电压下各路输出电流的恒定与均衡，具有电路结构简单、恒流特性好以及均流精度高等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种多路均流输出的LED驱动电源及调光方法
本专利技术涉及LED驱动电源领域，特别是一种多路均流输出的LED驱动电源及调光方法。
技术介绍
LED作为第四代电光源，由于具有使用寿命长、光效高、节能、环保等优点逐步受到人们的青睐，成为了照明领域的关注焦点。而高效可靠的LED驱动器则是保证LED稳定工作的关键。由于LED灯具有非线性的伏安特性及负温度特性系数特性，因此LED通常采用恒流驱动以保证其发光亮度的恒定。由于单颗LED功率较小，为满足照度的要求通常需要同时点亮多颗LED。这就需要采用串并联方法将多颗LED组合起来。为保证LED亮度一致，最简单的方法就是将这些LED串联起来作为负载，采用这种结构时，虽然电路结构简单，且无均流问题，但是当其中一个LED损坏时就会造成整个电路无法工作，且当输出功率较大时，输出的电压也会很高，不利于保证电路的安全。因此对于功率较大的LED通常采用多路LED串并联的混合结构，采用这种结构容易实现大功率输出，可靠性也较高。但是由于LED负温度系数的特性和导通压降的离散性，即使各串LED上的压降相等，各LED串上的电流也会有较大差异，导致各路LED的发光强度不同，甚至产生过流，因此需要采用均流措施来实现流过各LED串电流的均衡。均流措施通常有有源均流和无源均流两种。有源均流方案，每一条支路都存在相对独立的恒流控制电路，因此均流效果好，但是需要使用较多的元器件，成本较高，控制电路也相对比较复杂。无源均流方案是利用电容、变压器(耦合电感)、磁放大器等无源器件来实现多路输出的均流，具有电路结构简单，成本较低，效率较高等优点。随着LED灯的推广使用，对LED调光应用的需要也越来越广泛。LED调光可以节约能源，调节空间视觉效果，同时还可以延长LED灯的使用寿命，提高LED灯的可靠性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种多路均流输出的LED驱动电源及调光方法，电路结构简单，恒流特性好，均流精度高，同时实现了对LED灯的平滑调光控制。本专利技术的电路采用以下方案实现：一种多路均流输出的LED驱动电源，包括依次相连的开关网络模块、LCL-nT型谐振网络、整流网络以及LED负载单元；其中所述开关网络包括两相并联的第一桥臂以及第二桥臂，其中第二桥臂作为移相桥臂，用以实现宽范围调光控制，所述负载单元包括n路均流输出的LED负载。进一步地，所述LCL-nT型谐振网络包括隔直电容Cs1、隔直电容Cs2、谐振电感Lr1、谐振电感Lr2、谐振电容Cr、以及n个电感Lk1至Lkn；所述隔直电容Cs1的一端、隔直电容Cs2的一端分别连接至所述开关网络中两个桥臂的中点，所述隔直电容Cs1的另一端、隔直电容Cs2的另一端分别连接至所述谐振电感Lr1的一端、谐振电感Lr2的一端，所述谐振电感Lr1的另一端、谐振电感Lr2另一端相连并且连接至所述谐振电容Cr的一端，所述谐振电容Cr的另一端连接至所述开关网络中两个桥臂的其中一个并联端，所述n个电感Lk1至Lkn分别与n个变压器串联之后分别并联在所述谐振电容Cr的两端。进一步地，所述整流网络包括2n个整流二极管，所述2n个整流二极管的阳极分别与所述LCL-nT型谐振网络的n个变压器副边的同名端、异名端相连，其中与第n个变压器的副边相连的两个整流二极管为Dn1、Dn2；所述n个变压器的副边经整流二极管整流后分别连接至n路LED负载。较佳地，当电路工作于恒流频率时，所述n路LED负载上的电流有效值为：其中，Udc是输入直流电压的有效值，Lr1＝Lr2＝Lr，Cs1＝Cs2＝Cs，Lk1＝Lk2＝·····＝Lkn＝Lk，n1、n2分别为n个变压器原副边匝数。本专利技术的调光方法采用以下方案：一种如上文所述的多路均流输出的LED驱动电源的调光方法具体包括以下步骤：步骤S1：得到两相时序不同时的交流等效电路图，包括并联的两支路，第一支路包括串联的等效电源隔直电容Cs1、谐振电感Lr1，第二支路包括串联的等效电源隔直电容Cs2、谐振电感Lr2；所述并联的两支路与所述谐振电容Cr并联，所述谐振电容Cr的一端与Lk1至Lkn的等效电感Lk的一端相连，所述谐振电容Cr的另一端与等效负载Z的一端相连，所述等效电感Lk的另一端与所述等效负载Z的另一端相连；步骤S2：设其中Um为LCL-nT型谐振网络输入电压基波分量的幅值，且步骤S3：得到等效负载Z上的电流为：得到输出电流的有效值为：其中，A为仅与所述隔直电容Cs1、隔直电容Cs2、等效电源等效电源谐振电感Lr1、谐振电感Lr2、谐振电容Cr、等效电感Lk有关的参数；步骤S4：改变所述移相桥臂相位，即在[0,π]改变的大小，使得电路的输出电流Io从满载到零之间平滑变化，即使得电路实现全范围平滑调光。与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：1、本专利技术针对大功率LED照明应用场合提出了一种两相并联LCL-nT型多路均流输出的谐振变换器拓扑结构，可以实现在多路不同LED灯电压下各路输出电流的恒定与均衡，具有电路结构简单、恒流特性好以及均流精度高等特点。2、本专利技术在两相并联LCL-nT型谐振变换器的基础上，提出了一种移相调光控制策略，将两相并联桥臂中的一相作为移相调光桥臂，通过改变两个桥臂的移相角来调节变换器的输出电流，实现了对LED灯的平滑调光控制，具有调光精度高、调光范围宽等优点。附图说明图1为本专利技术的电路原理框图。图2为本专利技术变换器各状态的工作波形示意图。图3为本专利技术的LCL-nT型谐振变换器交流等效电路。图4为本专利技术负载不同时输出电流与工作频率的关系曲线。图5为本专利技术n路变压器并联等效电路。图6为本专利技术两相时序不同时的交流等效电路图。图7为本专利技术变化时输出电流Io的变化曲线。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示，本实施例提供了一种多路均流输出的LED驱动电源，包括依次相连的开关网络模块、LCL-nT型谐振网络、整流网络以及LED负载单元；其中所述开关网络包括两相并联的第一桥臂以及第二桥臂，其中第二桥臂作为移相桥臂，用以实现宽范围调光控制，所述负载单元包括n路均流输出的LED负载。在本实施例中，所述LCL-nT型谐振网络包括隔直电容Cs1、隔直电容Cs2、谐振电感Lr1、谐振电感Lr2、谐振电容Cr、以及n个电感Lk1至Lkn；所述隔直电容Cs1的一端、隔直电容Cs2的一端分别连接至所述开关网络中两个桥臂的中点，所述隔直电容Cs1的另一端、隔直电容Cs2的另一端分别连接至所述谐振电感Lr1的一端、谐振电感Lr2的一端，所述谐振电感Lr1的另一端、谐振电感Lr2另一端相连并且连接至所述谐振电容Cr的一端，所述谐振电容Cr的另一端连接至所述开关网络中两个桥臂的其中一个并联端，所述n个电感Lk1至Lkn分别与n个变压器串联之后分别并联在所述谐振电容Cr的两端。在本实施例中，所述整流网络包括2n个整流二极管，所述2n个整流二极管的阳极分别与所述LCL-nT型谐振网络的n个变压器副边的同名端、异名端相连，其中与第n个变压器的副边相连的两个整流二极管为Dn1、Dn2；所述n个变压器的副边经整流二极管整流后分别连接至n路LED负载。特别的，在本实施例中，当变换器中两相并联桥臂的驱动信号相同时，工作波形如图2所示。工作过程可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路均流输出的LED驱动电源，其特征在于：包括依次相连的开关网络模块、LCL‑nT型谐振网络、整流网络以及LED负载单元；其中所述开关网络包括两相并联的第一桥臂以及第二桥臂，其中第二桥臂作为移相桥臂，用以实现宽范围调光控制，所述负载单元包括n路均流输出的LED负载。

【技术特征摘要】
1.一种多路均流输出的LED驱动电源，其特征在于：包括依次相连的开关网络模块、LCL-nT型谐振网络、整流网络以及LED负载单元；其中所述开关网络包括两相并联的第一桥臂以及第二桥臂，其中第二桥臂作为移相桥臂，用以实现宽范围调光控制，所述负载单元包括n路均流输出的LED负载；其中，所述多路均流输出的LED驱动电源的调光方法包括以下步骤：步骤S1：得到两相时序不同时的交流等效电路图，包括并联的两支路，第一支路包括串联的等效电源隔直电容Cs1、谐振电感Lr1，第二支路包括串联的等效电源隔直电容Cs2、谐振电感Lr2；所述并联的两支路与所述谐振电容Cr并联，所述谐振电容Cr的一端与Lk1至Lkn的等效电感Lk的一端相连，所述谐振电容Cr的另一端与等效负载Z的一端相连，所述等效电感Lk的另一端与所述等效负载Z的另一端相连；步骤S2：设其中Um为LCL-nT型谐振网络输入电压基波分量的幅值，且步骤S3：得到等效负载Z上的电流为：得到输出电流的有效值为：其中，A为仅与所述隔直电容Cs1、隔直电容Cs2、等效电源等效电源谐振电感Lr1、谐振电感Lr2、谐振电容Cr、等效电感Lk有关的参数；步骤S4：改变所述移相桥臂相位，即在[0,π]改变的大小，使得电路的输出电流Io从满载到零之间平滑变化，即使得电路实现全范围平滑调光。2.根据权利要求1所述的一种多路均流输出的LED驱动电源，其特征在于：所述LCL-nT型谐振网络包括隔直电容Cs1、隔直电容Cs2、谐振电感Lr1、谐振电感Lr2、谐振电容Cr、以...

【专利技术属性】
技术研发人员：林国庆，林威伟，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35