用于两个或多个并联LED灯串的驱动器制造技术

一种用于多个LED灯串的LED驱动器，其具有公共节点和用于连接多个LED灯串的多个驱动器输出节点。提供主功率电路，该主功率电路具有与公共节点连接的主输出。提供多个从属功率电路，所述从属功率电路分别具有与相应的其中一个驱动器输出节点连接的从属输出。

【技术实现步骤摘要】
本申请为2010年11月5日提交、题为“用于两个或多个并联LED灯串的驱动器”、申请号为201080071063.6的分案申请。
本专利技术涉及LED驱动器电路，且具体地涉及用于并联LED灯串的驱动器电路及驱动并联LED灯串的方法。
技术介绍
由于固态照明技术上的快速发展，发光二极管(LEDs)已在液晶显示器、标牌及通用照明中获得广泛应用。与现有的普通发光源(诸如白炽灯和荧光灯)相比，由于不存在灯丝的高场溅射，LEDs具有80,000-100,000小时的相对较长的工作寿命。市场上销售的LEDs现在用较少的玻璃密封，这使得对于操纵者而言它们的可靠性和安全性得到明显改善。由于不含有毒的汞，LED在其寿命尽头可以被安全地处置。其它的诸如无闪烁、平滑调光、低压工作和现色性良好等有利特点使得LED成为一项新兴的技术，其在不久的将来会在照明市场上占据主要地位。广义的光－电－热(PET)理论指出，与单芯片高功率设计相比，使用低功率芯片的设备级多芯片设计具有功效更高和结温更低等有利特点。类似地，在系统级上，与系统功率相同的由数量较少的高功率LEDs构成的集中式系统相比，基于多个功率相对低的LED的分布式LED系统具有类似的优点。由于LED为电流驱动的设备且其发光强度与施加的正向电流直接相关，因此在驱动多个LED时，串联结构要优于并联结构，因为串联灯串中的所有LED可以在相同电流下工作，而不存在电流共用和色品变化问题。然而，串联连接的LED数量在很大程度上受到电源提供的输出低压的限制，因此并联的LED灯串特别适用于高功率应用(即>25W)。由于LED的制造公差、老化和温度变化，这种并联LED灯串结构会引发电流失衡问题，从而导致发光强度和颜色变化。此外，当在无电流共用装置的情况下使用并联LED灯串时，即使各个LED灯串的平均电流小于额定电流，某个或多个LED灯串也可能超出其最大绝对额定电流。存在数种用于驱动并联连接的多串LED的电流共用法。一种直接的方式是使用与各LED灯串串联的镇流电阻器以使电流差最小。这种方式非常简单；然而，它的工作效率很差，因为在使用的镇流电阻器上会产生非常大的功耗。可以使用无损耗的电容器来替代有损耗的镇流电阻器，以在LED用AC交流电源驱动或者与整流器耦联时减少不必要的损耗。这些方法的主要缺陷在于不能精确控制各LED灯串的正向电流。目前，已在各个灯串上使用线性电流调节器来确保良好的电流共用效果，但是电流调节器上要耗费相当大的功耗。另一种方式是为各个LED灯串设立单独的电压源。可以使用一种基于并联或串联输入连接的转换器的模块式功率转换器结构，其中所述转换器具有独立的LED灯串负载。独立检测和控制各LED灯串的电流以遵循相同基准。由于不存在有损耗的镇流电阻器或线性电流调节器，这两种LED驱动器结构具有相对更高的转换效率。然而，这种结构复杂且昂贵，因为每个LED灯串都需要一套主电路和控制器。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于驱动多个并联LED灯串的LED驱动器，其具有公共的主功率转换器和并联级联的从属功率转换器。主功率转换器被用于提供驱动电压的绝大部分，具有电压调节的多个从属转换器模块提供剩余的平衡电压以分别控制各个LED灯串电流。主功率转换器可以受到PWM控制以对LED灯串进行调光。主功率转换器应提供总输出电压的绝大部分，同时从属功率转换器提供这种电压的剩余少量部分。优选但非必要地，主功率转换器提供LED灯串的标称供电电压的百分之九十(90％)。关于各LED灯串的电压的剩余百分之十(10％)由从属功率转换器之一提供。从属功率转换器调节剩余电压以平衡各并联LED灯串上的电流。从属转换器可以使用半导体开关(诸如功率MOSFET)或磁放大器以进行开关控制。本专利技术还提供了通过从单个主功率转换器电路提供灯串供电电压的第一部分和从独立的从属功率转换器提供各个LED灯串的电压的第二剩余部分来驱动两个或多个并联LED灯串的方法。独立的从属功率转换器用于各个LED灯串，且该方法包括独立调节剩余的电压部分以平衡各LED灯串中的电流。因此，此处公开了一种LED驱动器，该驱动器包括公共节点，多个驱动器输出节点，其中在使用中，多个LED灯串被连接在相应的驱动器输出节点和公共节点之间，具有与公共节点连接的主输出的主功率电路，以及多个从属功率电路，各个从属功率电路具有与相应的其中一个驱动器输出节点连接的从属输出。此处还公开了一种LED驱动器，该驱动器包括公共节点，至少两个输出节点，生成与公共节点连接的主电压输出的主功率电路，至少两个从属功率电路，每个从属功率电路生成经调节的电压输出，经调节的电压输出与相应的其中一个输出节点相连，其中公共节点和其中一个驱动器输出节点之间的驱动电压包括主电压和相应的其中一个从属电压之和。各从属输出可以与主输出串联连接。主功率电路和从属功率电路优选被设置成主电压大于任何从属电压，且更优选地比任何从属电压大大约9倍，但是本领域技术人员将认识到，在优选方面，次级电路是独立调节的，因此电压比在使用中可以发生改变。主功率电路和/或从属功率电路优选为开关模式电源。更优选地，功率电路包括具有变压器的正向转换器，所述变压器具有第一和第二次级绕组，其中主功率电路连接第一次级绕组，各从属功率电路连接第二次级绕组。各从属功率电路可以具有半导体开关(诸如功率MOSFET)或磁放大器，以及反馈电路以独立调节各从属功率电路。初级电路连接变压器的初级绕组，且包括PWM控制开关以调节初级绕组的功率。本专利技术的其它方面将从下面描述中变得显而易见，所述描述只是以举例方式给出以说明本专利技术的具体实施例。附图说明现在将参见附图描述本专利技术，其中：图1a、1b和1c是用于减少并联LED灯串中电流失衡的三种现有技术方法的示意图；图2a是根据本专利技术的LED驱动器的示意图；图2b是LED驱动器的电压输出的图示；图3是LED驱动器的电路图；图4示出了LED驱动器的Lf－Vm曲线；图5是具有PWM调光的、根据本专利技术的LED驱动器的第二实施例的电路图；图6是具有PSPWM调光的、根据本专利技术的LED驱动器的第三实施例的电路图；图7示出了对于(a)匹配的LED灯串和(b)失配的LED灯串，以根据本专利技术的LED驱动器为例的初级开关电流Ip和次级整流器电压Vr、Vr1、Vr2和Vr3的波形；图8示出了在(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动多个并联LED灯串的LED驱动器，该LED驱动器包括：公共主功率转换器；以及多个并联级联的从属功率转换器，每个从属功率转换器都电连接在所述公共主功率转换器与所述多个并联LED灯串中相应的LED灯串之间；其中，在使用中，所述公共主功率转换器被配置为提供用于所述多个并联LED灯串中的每一者的驱动电压的绝大部分，并且多个从属功率转换器中的每一者被配置为向所述相应的LED灯串提供剩余的平衡电压；以及其中所述多个从属功率转换器被配置为调节所述剩余的平衡电压以平衡所述多个并联LED灯串中的电流。

【技术特征摘要】
1.一种用于驱动多个并联LED灯串的LED驱动器，该LED驱动器包
括：
公共主功率转换器；以及
多个并联级联的从属功率转换器，每个从属功率转换器都电连接在所述
公共主功率转换器与所述多个并联LED灯串中相应的LED灯串之间；
其中，在使用中，所述公共主功率转换器被配置为提供用于所述多个并
联LED灯串中的每一者的驱动电压的绝大部分，并且多个从属功率转换器
中的每一者被配置为向所述相应的LED灯串提供剩余的平衡电压；以及
其中所述多个从属功率转换器被配置为调节所述剩余的平衡电压以平
衡所述多个并联LED灯串中的电流。
2.如权利要求1所述的LED驱动器，其中所述公共主功率转换器被配
置为向所述多个并联LED灯串中的每一者提供90％的电压，并且所述多个
从属功率转换器中的每一者被配置为向所述相应的LED灯串提供10％的电
压。
3.如权利要求1所述的LED驱动器，进一步包括具有变压器的功率转
换器，该变压器具有初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组；其中所述公
共主功率转换器与所述第一次级绕组连接并且所述多个从属功率转换器中
的每一者与所述第二次级绕组连接。
4.如权利要求3所述的LED驱动器，进一步包括与所述变压器的所述
初级绕组连接的初级电路，所述初级电路包括脉冲宽度调制控制开关以用于
调节至所述初级绕组的功率。
5.如权利要求3所述的LED驱动器，其中所述功率转换器是倒转转换
器或正向转换器。
6.如权利要求1所述的LED驱动器，其中所述LED驱动器进一步包括
用于控制所述多个从属功率转换器中的至少一者的饱和的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·陈，树源·R·许，
申请(专利权)人：香港城市大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81