一种可独立调光的LED驱动电路及驱动方法技术

本发明专利技术公开了一种可独立调光的LED驱动电路及驱动方法，包括半桥逆变单元、第一均流单元及第二均流单元，所述半桥逆变单元与第一均流单元及第二均流单元并联连接，均流单元包括共用电感、可控开关电容及N个光路，N为偶数，所述光路包括二极管、LED串及输出滤波电容。该驱动器具有成本低、功率密度高、均流精度高、独立调光且能实现恒频运行。

A Driving Circuit and Driving Method of LED with Independent Dimming

The invention discloses an independently dimmed LED driving circuit and driving method, including a half-bridge inverter unit, a first current-sharing unit and a second current-sharing unit. The half-bridge inverter unit is connected in parallel with the first current-sharing unit and the second current-sharing unit. The current-sharing unit comprises a common inductance, a controllable switching capacitor and N optical paths, N being even number, and the optical paths include diodes, LED series and transmission. Output filter capacitor. The driver has the advantages of low cost, high power density, high current sharing accuracy, independent dimming and constant frequency operation.

【技术实现步骤摘要】
一种可独立调光的LED驱动电路及驱动方法
本专利技术涉及LED驱动控制领域,特别涉及一种可独立调光的LED驱动电路及驱动方法。
技术介绍
高亮度发光二极管(HighBrightnessLightEmittingDiode,HB-LED)拥有光学性能好、发光能效高、寿命长及环保等优点，作为极具发展前景的新一代绿色照明光源，被广泛应用于可见光通讯、紫外LED、农业照明等领域。目前，LED受本身特性及制造工艺限制，功率一般很小，大多数应用场合需要LED并、串混联使用。然而LED作为电流型器件，其伏安电特性及输出光特性均受驱动电流影响，若无引入均流措施将造成大电流LED串发生光衰、加速老化甚至损坏，从而影响LED整体寿命与稳定性。随着LED照明越来越普及，LED的节能已经成为了日益关注的问题。有时随着光线的变化，LED的亮度也应该随之变化，以达到节能的目的。但目前我国大多数的照明系统，仍然处在仅仅使用开关来控制LED灯通断的状态。然而在国外,特别是美国和大多数欧洲国家,家用照明都会涉及到调光功能,即通过引入控制模块来改变LED灯的亮度、颜色等,以达到特定场合对亮度的要求，例如酒店,大型商场等等场合经常需要对灯光进行亮度调节；调节亮度往往是LED驱动电流的调节，即通过控制单元实时调节电流大小以完成亮度的调节。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种可独立调光的LED驱动电路及驱动方法，本专利技术基于可控开关电容控制，适用于LED电路或者两路均流及调光领域。本专利技术具体应用于实现四路LED均流，实现LED大范围亮度的调节和同时需要不同亮度场合下的应用，控制策略简单(定频运行)，电路功率密度高(共用大电感)。本专利技术采用如下技术方案：一种可独立调光的LED驱动电路，包括半桥逆变单元X、第一均流单元Y1和第二均流单元Y2，所述半桥逆变单元X与第一均流单元Y1及第二均流单元Y2并联连接。所述半桥逆变单元X包括第一开关MOS管Q1、第二开关MOS管Q2、第一电容C1和第二电容C2，其中，第一开关MOS管Q1的漏极与第一电容C1的正极均与直流电源正极相连接；第一电容C1的负极与第二电容C2的正极相连接；第一开关MOS管Q1的源极和第二开关MOS管Q2的漏极相连接；第二开关MOS管Q2的源极与第二电容C2的负极均与直流电源负极相连接，第一开关MOS管与第二开关MOS管的栅极均与半桥驱动器连接。所述第一均流单元Y1包括第一共用电感Lr、第一可控开关电容SCC1及N个光路，所述N为偶数，本专利技术中N为2个，所述光路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一输出滤波电容、第二输出滤波电容、第一LED串LED1及第二LED串LED2，所述第一可控开关电容SCC1的一端与第一开关MOS管Q1的源极连接，其另一端分别与第一二极管D1的阴极及第二二极管D2的正极相连接，第一二极管D1的正极及第二二极管D2的负极与第一共用电感Lr的阴极连接，所述第一共用电感Lr的阳极与第一电容的负极及第二电容的正极连接，所述第一输出滤波电容及第一LED串LED1跨接在第一二极管与第一共用电感之间，所述第二输出滤波电容及第二LED串LED2跨接在第二二极管D2与第一共用电感Lr之间。所述第一可控开关电容SCC1包括第一隔直电容Cb1、第一开关电容Cs1和第三开关MOS管S1，所述第一隔直电容Cb1和第一开关电容Cs1的正极均与第一开关MOS管Q1源极相连接，所述第三开关MOS管S1的漏极与第一开关电容Cs1的负极连接，所述第三开关MOS管S1的源极及第一隔直电容Cb1的负极均与第一二极管D1的负极及第二二极管D2的正极连接。所述第二均流单元Y2包括第一共用电感Lr、第二可控开关电容SCC2及N个光路，所述N为偶数，本专利技术中N为2个，所述光路包括第三二极管D3、第四二极管D4、第三输出滤波电容、第四输出滤波电容、第三LED灯串LED3及第四LED灯串LED4，所述第二可控开关电容SCC2一端与第三二极管D3的正极及第四二极管D4的负极连接，其另一端与第二开关MOS管Q2的漏极连接，所述第三二极管的负极与第四二极管的正极均与第一共用电感Lr的阴极连接，第一共用电感Lr的阳极与第一电容的负极及第二电容的正极连接，所述第三输出滤波电容及第三LED串LED3跨接在第三二极管与第一共用电感之间，所述第四输出滤波电容及第四LED串跨接在第四二极管与第一共用电感之间。所述第二可控开关电容SCC2包括第二隔直电容Cb2、第二开关电容Cs2和第四开关MOS管S2，所述第二隔直电容Cb2的正极和第二开关电容的正极均与第二开关MOS管Q2的漏极连接，所述第四开关MOS管S2的漏极与第二开关电容Cs2的负极连接，所述第二隔直电容Cb2的负极和第四开关MOS管的源极均与第三二极管D3的正极及第四二极管D4的负极连接。本专利技术LED驱动电路上、下对称结构，工作模态相同。一种LED驱动电路的驱动方法，所述半桥逆变单元产生固定频率和50％占空比的方波电压，第一及第二均流单元对所述方波电压进行滤波、隔直、调控与均衡，为第一LED串、第二LED串、第三LED串及第四LED串提供均衡的驱动电流及调光。半桥逆变单元产生的固定频率大于第一共用电感及可控开关电容的谐振频率。半桥逆变单元的驱动信号采用固定频率固定占空比的驱动方式，可控开关电容采用相对于半桥逆变单元开关MOS管的同相变占空比控制。通过所述半桥逆变单元产生固定频率fs和50％占空比的方波电压，由可控开关电容控制的可调光两路LED均流单元Y1和Y2对所述方波电压进行滤波、隔直、调控与均衡，为第一LED串&第二LED串和第三LED串&第四LED串提供均衡的驱动电流及调光。所提出的拓扑中可控开关电容控制的可调光四路LED均流单元Y1和Y2中，由于可控开关电容SCC中电容的伏秒平衡特性可实现模块内两路LED输出电流的自动均流。所述的半桥开关频率fs大于第一共用电感Lr与可控开关电容SCC等效电容Ceq的谐振频率，以实现半桥电路原边电流工作在电流连续状态，即CCM。所述半桥逆变单元X的驱动信号采用固定频率固定占空比的驱动方式，可控开关电容SCC2采用相对于半桥电路第二开关MOS管Q2的同相变占空比控制。所述半桥逆变单元X在固定开关频率下发出恒定50％占空比方波。由于可控开关电容SCC2的存在，利用电容的伏秒平衡特性，可以实现两路LED串驱动电流的自动均衡。伴随可控开关电容SCC2等效电容值的不同，与其连接的两LED串的驱动电流值也将改变。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术简化了谐振变换器前级拓扑，只保留逆变半桥，后级均流调光电路结构简单，不存在磁性元件的耦合，且无大体积变压器的存在。(2)本专利技术基于可控开关电容控制的可调光四路LED均流单元Y1和Y2，调光简单，且上、下桥臂可实现单独调光控制。(3)本专利技术中半桥逆变单元X及可控开关电容SCC1&SCC2使用的开关管均能实现软开关，开关损耗小，转换效率高。(4)本专利技术中半桥逆变单元X驱动采用固定频率固定占空比的驱动方式，开关电容采用相对于半桥第二开关MOS管同相变占空比的控制方式，控制电路简单，稳定性高。附图说明图1是本专利技术的拓扑结构图。图2是可控开关电容SCC工作周期本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可独立调光的LED驱动电路，其特征在于，包括半桥逆变单元(X)、第一均流单元(Y1)和第二均流单元(Y2)，所述半桥逆变单元(X)与第一均流单元(Y1)及第二均流单元(Y2)并联连接。

【技术特征摘要】
1.一种可独立调光的LED驱动电路，其特征在于，包括半桥逆变单元(X)、第一均流单元(Y1)和第二均流单元(Y2)，所述半桥逆变单元(X)与第一均流单元(Y1)及第二均流单元(Y2)并联连接。2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述半桥逆变单元(X)包括第一开关MOS管(Q1)、第二开关MOS管(Q2)、第一电容(C1)和第二电容(C2)，其中，第一开关MOS管(Q1)的漏极与第一电容(C1)的正极均与直流电源正极相连接；第一电容(C1)的负极与第二电容(C2)的正极相连接；第一开关MOS管(Q1)的源极和第二开关MOS管(Q2)的漏极相连接；第二开关MOS管(Q2)的源极与第二电容(C2)的负极均与直流电源负极相连接，第一开关MOS管与第二开关MOS管的栅极均与半桥驱动器连接。3.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一均流单元(Y1)包括第一共用电感(Lr)、第一可控开关电容(SCC1)及N个光路，所述N为偶数，所述第一可控开关电容(SCC1)的一端与第一开关MOS管(Q1)的源极连接，其另一端与N个光路的一端连接，所述第一共用电感(Lr)的阴极与N个光路的另一端连接，第一共用电感(Lr)的阳极与第一电容的负极及第二电容的正极连接。4.根据权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一可控开关电容(SCC1)包括第一隔直电容(Cb1)、第一开关电容(Cs1)和第三开关MOS管(S1)，所述第一隔直电容(Cb1)和第一开关电容(Cs1)的正极均与第一开关MOS管(Q1)源极相连接，所述第三开关MOS管(S1)的漏极与第一开关电容(Cs1)的负极连接，所述第三开关MOS管(S1)的源极及第一隔直电容(Cb1)的负极均与第一二极管(D1)的负...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊峰，田涵雷，曾君，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44