一种单级单开关降压式漏感能量利用的LED驱动电路制造技术

本发明专利技术涉及一种单级单开关降压式漏感能量利用的LED驱动电路，包括一输入电源Vin、一功率MOS开关管Q1、一功率二极管D1、一功率二极管D2、一功率二极管D3、一功率二极管D4、一功率二极管D5、一功率二极管D6、一功率二极管D7、一功率二极管D8、一功率二极管D9、一功率二极管D10、一输入电容Cin、一中间电容C1、一中间电容C2、一输出电容Co、一电感L1、一电感L2、一变压器Tr及其漏感Llk。本发明专利技术通过将前级BUCK+BUCK‑BOOST电路与后级反激电路集成，同时对漏感能量进行再利用，实现单级变换、较宽降压范围、低电压开关应力、高效以及恒定的电流输出等功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED驱动领域，特别是一种单级单开关降压式漏感能量利用的LED驱动电路。
技术介绍
漏感产生于线圈的耦合不完全，可描述为线圈产生的磁力线无法完全通过次级线圈而产生的漏磁通，并等效为漏感产生的磁通的现象。存在线圈的耦合就存在漏感。因此漏感主要出现在存在线圈耦合的场合当中，例如电感器、变压器等。由于变压器存在有漏感，因此其原边的能量不能百分之百的传递至副边，造成能量的不完全利用，这就导致了损耗的增加。在开关变换器中，高频漏感的存在对电路拓扑中开关器件的应力影响很大，当电路主开关管断开的瞬间，漏感会产生反电动势，容易使开关器件由于过压而击穿。此外，漏感还可能与变压器线圈的分布电容以及电路中的分布电容形成振荡回路，使电路产生不必要的振荡并向外辐射电磁能量，造成电磁干扰的出现。漏感对不同的电路拓扑影响不同，因为反激变换器的变压器是带气隙的变压器，所以漏感能量对反激电路具有显著和重要的影响。LED不像普通的白炽灯可以直接连接220V的交流市电，LED是直流低压驱动，必须要设计适配的变换电路。由于LED是特性敏感的半导体器件，因此在实际应用过程中需要稳定工作的状态以及进行相应的保护。若设计的LED驱动电路的性能与LED不匹配，会使LED产生光衰严重、使用寿命减短等的负面影响；若设计的LED驱动电路的转换效率过低则会导致大部分电能没有转化成LED发出的光能而转化成了热能，造成大量能量的浪费。由此可见，LED器件对驱动电路的可靠性和效率具有较高要求，设计出性能优越的驱动电路对LED器件的使用十分重要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种单级单开关降压式漏感能量利用的LED驱动电路，不仅实现单级变换、拓宽降压范围、减小了主开关管电压应力，同时也改善了电路的EMI特性、减小了损耗。本专利技术采用以下方案实现：一种单级单开关降压式漏感能量利用的LED驱动电路，包括输入交流电源Vin，其特征在于：所述交流电源Vin的一端连接至功率二极管D1的阳极、功率二极管D3的阴极；所述交流电源Vin的另一端连接至功率二极管D2的阳极、功率二极管D4的阴极；所述功率二极管D1的阴极连接至所述功率二极管D2的阴极、输入电容Cin的一端、功率二极管D5的阴极、电感L1的一端；所述功率二极管D3的阳极连接至所述功率二极管D4的阳极、所述输入电容Cin的另一端、功率二极管D6的阳极、功率二极管D9的阳极、功率MOS管Q1的源极；所述电感L1的另一端连接至中间电容C1的正端、功率二极管D8的阴极、电感L2的一端；所述功率二极管D5的阳极连接至所述中间电容C1的负端、功率二极管D7的阳极、功率二极管D6的阴极；所述功率二极管D7的阴极连接至中间电容C2的正端、电感L2的另一端、所述功率MOS管Q1的漏极；所述中间电容C2的负端连接至功率二极管D8的阳极、变压器Tr的原边同名端；所述变压器Tr的原边异名端连接功率二极管D9的阴极；所述变压器Tr的副边同名端连接至功率二极管D10的阳极，所述功率二极管D10的阴极连接至输出电容Co的正端、LED灯的一端；所述变压器Tr的副边异名端连接至所述输出电容Co的负端、LED灯的另一端。进一步地，所述变压器Tr为单端激磁高频变压器，其原副边的同名端为同方向激磁。进一步地，所述功率二极管D1、功率二极管D2、功率二极管D3、功率二极管D4是整流功率二极管；功率二极管D5、功率二极管D6、功率二极管D7、功率二极管D8、功率二极管D9、功率二极管D10是快恢复功率二极管。进一步地，所述中间电容C1和中间电容C2均是电解电容；所述输出电容CO是电解电容；所述输入电容Cin是高频电容。进一步地，由于所述变压器Tr留有气隙，所以存在漏感Llk，其值小于电感L1与电感L2。进一步地，所述电感L1、电感L2、中间电容C1、中间电容C2、功率二极管D5、功率二极管D6、功率二极管D7、功率二极管D8、功率MOS管Q1构成前级AC-DCBUCK+BUCK-BOOST电路；所述变压器Tr及其漏感Llk、功率二极管D9、功率二极管D10、输出电容CO、功率MOS管Q1构成后级DC-DC反激电路。与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：1.本专利技术拓宽电路降压范围，可以实现更大的输入输出降压变比；2.本专利技术为变压器漏感增加了漏感能量回馈网络，对漏感能量进行有效的利用，降低开关管的电压应力，减小损耗；3.单级电路只需要一套控制方案，减小了控制电路的复杂性，节约了成本，同时提高整机转换效率。附图说明图1为本专利技术实施例的原理电路示意图。图2为本专利技术实施例中电路工作阶段示意图一。图3为本专利技术实施例中电路工作阶段示意图二。图4为本专利技术实施例中电路工作阶段示意图三。图5为本专利技术实施例中电路工作阶段示意图四。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至图5所示，本实施例提供了一种单级单开关降压式漏感能量利用的LED驱动电路，包括输入交流电源Vin，其特征在于：所述交流电源Vin的一端连接至功率二极管D1的阳极、功率二极管D3的阴极；所述交流电源Vin的另一端连接至功率二极管D2的阳极、功率二极管D4的阴极；所述功率二极管D1的阴极连接至所述功率二极管D2的阴极、输入电容Cin的一端、功率二极管D5的阴极、电感L1的一端；所述功率二极管D3的阳极连接至所述功率二极管D4的阳极、所述输入电容Cin的另一端、功率二极管D6的阳极、功率二极管D9的阳极、功率MOS管Q1的源极；所述电感L1的另一端连接至中间电容C1的正端、功率二极管D8的阴极、电感L2的一端；所述功率二极管D5的阳极连接至所述中间电容C1的负端、功率二极管D7的阳极、功率二极管D6的阴极；所述功率二极管D7的阴极连接至中间电容C2的正端、电感L2的另一端、所述功率MOS管Q1的漏极；所述中间电容C2的负端连接至功率二极管D8的阳极、变压器Tr的原边同名端；所述变压器Tr的原边异名端连接功率二极管D9的阴极；所述变压器Tr的副边同名端连接至功率二极管D10的阳极，所述功率二极管D10的阴极连接至输出电容Co的正端、LED灯的一端；所述变压器Tr的副边异名端连接至所述输出电容Co的负端、LED灯的另一端。在本实施例中，所述电感L1、电感L2、中间电容C1、中间电容C2、功率二极管D5、功率二极管D6、功率二极管D7、功率二极管D8、功率MOS管Q1构成前级AC-DCBUCK+BUCK-BOOST电路；所述变压器Tr及其漏感Llk、功率二极管D9、功率二极管D10、输出电容CO、功率MOS管Q1构成后级DC-DC反激电路。在本实施例中，通过将漏感中无法耦合到副边的能量回馈到中间电容和输入电容中，当开关管再次导通时，漏感能量再次循环利用，不仅降低电路功率开关管的电压应力，减小了电路的损耗，同时通过级联Buck和Buck-Boost电路，输入输出变比将增大，拓宽了降压范围。下面结合图2至图5中的具体实例具体说明本专利技术单级单开关降压式漏感能量利用的LED驱动电路稳态时的具体工作阶段。其中，前级AC-DCBUCK+BUCK-BOOST电路工作于DCM（断续）模式，后级DC-DC反激电路工作于CCM（连续）模式。如图2所示，在功率MOS开关管Q1导通时，输入交流电压源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单级单开关降压式漏感能量利用的LED驱动电路，包括输入交流电源Vin，其特征在于：所述交流电源Vin的一端连接至功率二极管D1的阳极、功率二极管D3的阴极；所述交流电源Vin的另一端连接至功率二极管D2的阳极、功率二极管D4的阴极；所述功率二极管D1的阴极连接至所述功率二极管D2的阴极、输入电容Cin的一端、功率二极管D5的阴极、电感L1的一端；所述功率二极管D3的阳极连接至所述功率二极管D4的阳极、所述输入电容Cin的另一端、功率二极管D6的阳极、功率二极管D9的阳极、功率MOS管Q1的源极；所述电感L1的另一端连接至中间电容C1的正端、功率二极管D8的阴极、电感L2的一端；所述功率二极管D5的阳极连接至所述中间电容C1的负端、功率二极管D7的阳极、功率二极管D6的阴极；所述功率二极管D7的阴极连接至中间电容C2的正端、电感L2的另一端、所述功率MOS管Q1的漏极；所述中间电容C2的负端连接至功率二极管D8的阳极、变压器Tr的原边同名端；所述变压器Tr的原边异名端连接功率二极管D9的阴极；所述变压器Tr的副边同名端连接至功率二极管D10的阳极，所述功率二极管D10的阴极连接至输出电容Co的正端、LED灯的一端；所述变压器Tr的副边异名端连接至所述输出电容Co的负端、LED灯的另一端。...

【技术特征摘要】
1.一种单级单开关降压式漏感能量利用的LED驱动电路，包括输入交流电源Vin，其特征在于：所述交流电源Vin的一端连接至功率二极管D1的阳极、功率二极管D3的阴极；所述交流电源Vin的另一端连接至功率二极管D2的阳极、功率二极管D4的阴极；所述功率二极管D1的阴极连接至所述功率二极管D2的阴极、输入电容Cin的一端、功率二极管D5的阴极、电感L1的一端；所述功率二极管D3的阳极连接至所述功率二极管D4的阳极、所述输入电容Cin的另一端、功率二极管D6的阳极、功率二极管D9的阳极、功率MOS管Q1的源极；所述电感L1的另一端连接至中间电容C1的正端、功率二极管D8的阴极、电感L2的一端；所述功率二极管D5的阳极连接至所述中间电容C1的负端、功率二极管D7的阳极、功率二极管D6的阴极；所述功率二极管D7的阴极连接至中间电容C2的正端、电感L2的另一端、所述功率MOS管Q1的漏极；所述中间电容C2的负端连接至功率二极管D8的阳极、变压器Tr的原边同名端；所述变压器Tr的原边异名端连接功率二极管D9的阴极；所述变压器Tr的副边同名端连接至功率二极管D10的阳极，所述功率二极管D10的阴极连接至输出电容Co的正端、LED灯的一端；所述变压器Tr的副边异名端连接至所述输出电容Co的负端、LED灯的另一端。2.根据权利要求1所述的一种单级单开...

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