含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路制造技术

一种含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路，包括整流电路、受控电流源1至受控电流源N+X、控制器和有损补偿单元a；或者，包括整流电路、阻抗补偿单元1至阻抗补偿单元N+X、受控电流源、控制器和有损补偿单元a；再或者，包括整流电路、阻抗补偿单元1至阻抗补偿单元N+X、受控电流源、控制器和有损补偿单元b；有损补偿单元a或有损补偿单元b的作用是令少段数的分段式LED驱动电路在照明和VLC两种模式下都可获得高PF、低THDi、低输入电流谐波分量的性能。当配合使用优化方法时，本实用新型专利技术在照明模式下可实现效率最大化。

Segmented LED driver circuit with loss input current compensation unit

【技术实现步骤摘要】
含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路
本技术涉及分段式LED驱动电路，尤其是一种含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路，当采用优化方法时可同时实现高PF(功率因数)、低THDi(输入电流总畸变率)、低输入电流谐波分量和高效率，适用于高性能的应用场合。
技术介绍
针对数瓦级交流输入的应用场合，分段式LED驱动电路比传统开关式LED驱动电路具有更高的性能价格比。从本质上讲，分段式LED驱动电路主要由受控电流源组成。按受控电流源的数目进行划分，分段式LED驱动电路可分为多电流源型和单电流源型两种典型类型。由于分段式LED驱动电路的段数与成本和控制难易度直接相关，在商业应用中一般会采用如三段或四段这样少段数的分段式LED驱动电路。但是，针对PF、THDi以及输入电流谐波分量均有高要求且宽输入电压范围的应用场合，少段数的分段式LED驱动电路的效率表现往往不佳。因此，可在分段式LED驱动电路的基础上增加有损输入电流波形补偿单元，通过引入适当的损耗来平衡PF、THDi、输入电流谐波分量和效率之间的关系，可采用优化方法来解决满足多种电气指标的效率最优问题。更进一步，引入有损输入电流波形补偿单元还可以改善VLC(可见光通信)模式下分段式LED驱动电路多种电气指标恶化的问题。
技术实现思路
为克服现有少段数的分段式LED驱动电路在照明模式下虽然可满足PF、THDi和输入电流谐波分量的高要求但是效率低下以及在VLC模式下PF、THDi、输入电流谐波分量等电气指标恶化的不足，本技术提供一种含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路，目的在于改善少段数的分段式LED驱动电路在照明模式下的效率表现以及缓解其在VLC模式下PF、THDi、输入电流谐波分量等电气指标的恶化程度。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路，属于多电流源型，包括整流电路、受控电流源1至受控电流源N+X、控制器和有损补偿单元a，所述整流电路包括电容Ci1、电容Ci2和二极管D1至D4，受控电流源K具有端口sK+、端口sK-、端口fK和端口eK，K的取值范围为1至N+X，N和X均为大于0的整数，控制器具有端口e1至eN+X、端口ea、端口f和端口fa，有损补偿单元a具有端口a+、端口a-、端口ea和端口fa；单相交流电源vac的一端同时与电容Ci1的一端、二极管D1的阳极以及二极管D3的阴极相连，二极管D1的阴极同时与二极管D2的阴极、电容Ci2的一端、有损补偿单元a的端口a+以及LED串G1的阳极相连，LED串G1的阴极同时与LED串G2的阳极、受控电流源1的端口s1+相连，受控电流源1的端口s1-同时与有损补偿单元a的端口a-、电容Ci2的另一端、二极管D4的阳极以及二极管D3的阳极相连，二极管D4的阴极同时与二极管D2的阳极、电容Ci1的另一端以及单相交流电源vac的另一端相连，受控电流源1的端口e1与控制器的端口e1相连，受控电流源1的端口f1与控制器的端口f相连，依次类推，LED串GN+X的阳极与LED串GN+X-1的阴极相连，LED串GN+X的阴极与受控电流源N+X的端口sN+X+相连，受控电流源N+X的端口sN+X-与有损补偿单元a的端口a-相连，受控电流源N+X的端口eN+X与控制器的端口eN+X相连，受控电流源N+X的端口fN+X与控制器的端口f相连，控制器的端口ea与有损补偿单元a的端口ea相连，控制器的端口fa与有损补偿单元a的端口fa相连；所述控制器的端口ea和端口eK分别控制有损补偿单元a和受控电流源K的通断，K的取值范围为1至N+X，N和X均为大于0的整数，当有损补偿单元a导通时，流入有损补偿单元a的端口a+的电流ia的大小由控制器的端口fa确定，当受控电流源K导通时，流入受控电流源K的端口sK+的电流iK的大小由控制器的端口f确定；所述含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路的输入电流iac满足式(1)，在照明模式下，流入有损补偿单元a的端口a+的电流ia和流入受控电流源K的端口sK+的电流iK分别满足式(2)和式(3)，在VLC模式下，流入有损补偿单元a的端口a+的电流ia和流入受控电流源K的端口sK+的电流iK分别满足式(4)和式(5)，式中，函数fi(t)为满足PF、THDi和输入电流谐波分量等要求的任意输入电流包络函数(例如：正弦函数)，函数fc(t)为VLC信号“0”对应的LED电流函数(例如：零函数)，电压V01和V02分别是照明模式下有损补偿单元a导通时单相交流电源电压绝对值|vac|对应的下限电压和上限电压，电压VK为LED串GK的正向导通压降，而且0≤fc(t)<|fi(t)|以及0≤V01<V02≤V1。更进一步，所述控制器包括DSP和DAC芯片，DSP芯片采用TMS320F28027，DAC芯片采用TLV5627。一种含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路，属于单电流源型，包括整流电路、阻抗补偿单元1至阻抗补偿单元N+X、受控电流源、控制器和有损补偿单元a，所述整流电路包括电容Ci1、二极管D1至D4和电容Ci2，阻抗补偿单元K具有端口aK、端口bK、端口eK和端口dK，K的取值范围为1至N+X，N和X均为大于0的整数，受控电流源具有端口s+、端口s-、端口d和端口f，控制器具有端口e1至eN+X、端口ea、端口f和端口fa，有损补偿单元a具有端口a+、端口a-、端口ea和端口fa；单相交流电源vac的一端同时与电容Ci1的一端、二极管D1的阳极和二极管D3的阴极相连，二极管D1的阴极同时与二极管D2的阴极、电容Ci2的一端、有损补偿单元a的端口a+、阻抗补偿单元N+X的端口aN+X至阻抗补偿单元1的端口a1相连，阻抗补偿单元N+X的端口bN+X与LED串GN+X的阳极相连，阻抗补偿单元N+X的端口dN+X与受控电流源的端口d相连，阻抗补偿单元N+X的端口eN+X与控制器的端口eN+X相连，以此类推，阻抗补偿单元1的端口b1同时与LED串G2的阴极和LED串G1的阳极相连，阻抗补偿单元1的端口d1与受控电流源的端口d相连，阻抗补偿单元1的端口e1与控制器的端口e1相连，LED串G1的阴极与受控电流源的端口s+相连，受控电流源的端口f与控制器的端口f相连，控制器的端口fa与有损补偿单元a的端口fa相连，控制器的端口ea与有损补偿单元a的端口ea相连，受控电流源的端口s-同时与有损补偿单元a的端口a-、电容Ci2的另一端、二极管D4的阳极和二极管D3的阳极相连，二极管D4的阴极同时与二极管D2的阳极、电容Ci1的另一端和单相交流电源vac的另一端相连；所述控制器的端口ea和端口eK分别控制有损补偿单元a和阻抗补偿单元K的通断，当有损补偿单元a导通时流入有损补偿单元a的端口a+的电流ia的大小由所述控制器的端口fa确定，当阻抗补偿单元K导通时流出阻抗补偿单元K的端口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路，其特征在于：所述含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路包括整流电路、受控电流源1至受控电流源N+X、控制器和有损补偿单元a，所述整流电路包括电容Ci1、电容Ci2和二极管D1至D4，受控电流源K具有端口sK+、端口sK-、端口fK和端口eK，K的取值范围为1至N+X，N和X均为大于0的整数，控制器具有端口e1至eN+X、端口ea、端口f和端口fa，有损补偿单元a具有端口a+、端口a-、端口ea和端口fa；/n单相交流电源vac的一端同时与电容Ci1的一端、二极管D1的阳极以及二极管D3的阴极相连，二极管D1的阴极同时与二极管D2的阴极、电容Ci2的一端、有损补偿单元a的端口a+以及LED串G1的阳极相连，LED串G1的阴极同时与LED串G2的阳极、受控电流源1的端口s1+相连，受控电流源1的端口s1-同时与有损补偿单元a的端口a-、电容Ci2的另一端、二极管D4的阳极以及二极管D3的阳极相连，二极管D4的阴极同时与二极管D2的阳极、电容Ci1的另一端以及单相交流电源vac的另一端相连，受控电流源1的端口e1与控制器的端口e1相连，受控电流源1的端口f1与控制器的端口f相连，依次类推，LED串GN+X的阳极与LED串GN+X-1的阴极相连，LED串GN+X的阴极与受控电流源N+X的端口sN+X+相连，受控电流源N+X的端口sN+X-与有损补偿单元a的端口a-相连，受控电流源N+X的端口eN+X与控制器的端口eN+X相连，受控电流源N+X的端口fN+X与控制器的端口f相连，控制器的端口ea与有损补偿单元a的端口ea相连，控制器的端口fa与有损补偿单元a的端口fa相连；/n所述控制器的端口ea和端口eK分别控制有损补偿单元a和受控电流源K的通断，K的取值范围为1至N+X，N和X均为大于0的整数，当有损补偿单元a导通时，流入有损补偿单元a的端口a+的电流ia的大小由控制器的端口fa确定，当受控电流源K导通时，流入受控电流源K的端口sK+的电流iK的大小由控制器的端口f确定；/n所述含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路的输入电流iac满足式(1)，/n...

【技术特征摘要】
1.一种含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路，其特征在于：所述含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路包括整流电路、受控电流源1至受控电流源N+X、控制器和有损补偿单元a，所述整流电路包括电容Ci1、电容Ci2和二极管D1至D4，受控电流源K具有端口sK+、端口sK-、端口fK和端口eK，K的取值范围为1至N+X，N和X均为大于0的整数，控制器具有端口e1至eN+X、端口ea、端口f和端口fa，有损补偿单元a具有端口a+、端口a-、端口ea和端口fa；
单相交流电源vac的一端同时与电容Ci1的一端、二极管D1的阳极以及二极管D3的阴极相连，二极管D1的阴极同时与二极管D2的阴极、电容Ci2的一端、有损补偿单元a的端口a+以及LED串G1的阳极相连，LED串G1的阴极同时与LED串G2的阳极、受控电流源1的端口s1+相连，受控电流源1的端口s1-同时与有损补偿单元a的端口a-、电容Ci2的另一端、二极管D4的阳极以及二极管D3的阳极相连，二极管D4的阴极同时与二极管D2的阳极、电容Ci1的另一端以及单相交流电源vac的另一端相连，受控电流源1的端口e1与控制器的端口e1相连，受控电流源1的端口f1与控制器的端口f相连，依次类推，LED串GN+X的阳极与LED串GN+X-1的阴极相连，LED串GN+X的阴极与受控电流源N+X的端口sN+X+相连，受控电流源N+X的端口sN+X-与有损补偿单元a的端口a-相连，受控电流源N+X的端口eN+X与控制器的端口eN+X相连，受控电流源N+X的端口fN+X与控制器的端口f相连，控制器的端口ea与有损补偿单元a的端口ea相连，控制器的端口fa与有损补偿单元a的端口fa相连；
所述控制器的端口ea和端口eK分别控制有损补偿单元a和受控电流源K的通断，K的取值范围为1至N+X，N和X均为大于0的整数，当有损补偿单元a导通时，流入有损补偿单元a的端口a+的电流ia的大小由控制器的端口fa确定，当受控电流源K导通时，流入受控电流源K的端口sK+的电流iK的大小由控制器的端口f确定；
所述含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路的输入电流iac满足式(1)，



在照明模式下，流入有损补偿单元a的端口a+的电流ia和流入受控电流源K的端口sK+的电流iK分别满足式(2)和式(3)，






在VLC模式下，流入有损补偿单元a的端口a+的电流ia和流入受控电流源K的端口sK+的电流iK分别满足式(4)和式(5)，






式中，函数fi(t)为满足PF、THDi和输入电流谐波分量等要求的任意输入电流包络函数，函数fc(t)为VLC信号“0”对应的LED电流函数，电压V01和V02分别是照明模式下有损补偿单元a导通时单相交流电源电压绝对值|vac|对应的下限电压和上限电压，电压VK为LED串GK的正向导通压降，而且0≤fc(t)<|fi(t)|以及0≤V01<V02≤V1。


2.一种含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路，其特征在于：所述含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路包括整流电路、阻抗补偿单元1至阻抗补偿单元N+X、受控电流源、控制器和有损补偿单元a，所述整流电路包括电容Ci1、二极管D1至D4和电容Ci2，阻抗补偿单元K具有端口aK、端口bK、端口eK和端口dK，K的取值范围为1至N+X，N和X均为大于0的整数，受控电流源具有端口s+、端口s-、端口d和端口f，控制器具有端口e1至eN+X、端口ea、端口f和端口fa，有损补偿单元a具有端口a+、端口a-、端口ea和端口fa；
单相交流电源vac的一端同时与电容Ci1的一端、二极管D1的阳极和二极管D3的阴极相连，二极管D1的阴极同时与二极管D2的阴极、电容Ci2的一端、有损补偿单元a的端口a+、阻抗补偿单元N+X的端口aN+X至阻抗补偿单元1的端口a1相连，阻抗补偿单元N+X的端口bN+X与LED串GN+X的阳极相连，阻抗补偿单元N+X的端口dN+X与受控电流源的端口d相连，阻抗补偿单元N+X的端口eN+X与控制器的端口eN+X相连，以此类推，阻抗补偿单元1的端口b1同时与LED串G2的阴极和LED串G1的阳极相连，阻抗补偿单元1的端口d1与受控电流源的端口d相连，阻抗补偿单元1的端口e1与控制器的端口e1相连，LED串G1的阴极与受控电流源的端口s+相连，受控电流源的端口f与控制器的端口f相连，控制器的端口fa与有损补偿单元a的端口fa相连，控制器的端口ea与有损补偿单元a的端口ea相连，受控电流源的端口s-同时与有损补偿单元a的端口a-、电容Ci2的另一端、二极管D4的阳极和二极管D3的阳极相连，二极管D4的阴极同时与二极管D2的阳极、电容Ci1的另一端和单相交流电源vac的另一端相连；
所述控制器的端口ea和端口eK分别控制有损补偿单元a和阻抗补偿单元K的通断，当有损补偿单元a导通时流入有损补偿单元a的端口a+的电流ia的大小由所述控制器的端口fa确定，当阻抗补偿单元K导通时流出阻抗补偿单元K的端口bK的电流iK的大小由所述控制器的端口f确定，当阻抗补偿单元K导通时阻抗补偿单元K的等效阻抗大小由所述受控电流源的端口d确定，当阻抗补偿单元K导通时其等效阻抗的变化可改善受控电流源的线性度，K的取值范围为1至N+X，N和X均为大于0的整数，电流iac、ia和iK满足式(1)至(5)。


3.如权利要求1或2所述的含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路，其特征在于：所述有损补偿单元a包括电阻Ra1_1、电阻Ra2_1、NPN型BJT管Qa1_1和NPN型BJT管Qa2_1，有损补偿单元a的端口a+与电阻Ra1_1的一端相连，电阻Ra1_1的另一端与NPN型BJT管Qa1_1的集电极相连，NPN型BJT管Qa1_1的基极同时与电阻Ra2_1的一端以及NPN型BJT管Qa2_1的集电极相连，电阻Ra2_1的另一端与有损补偿单元a的端口fa相连，NPN型BJT管Qa2_1的基极与有损补偿单元a的端口ea相连，NPN型BJT管Qa1_1的发射极和NPN型BJT管Qa2_1的发射极均与有损补偿单元a的端口a-相连。


4.如权利要求1或2所述的含有损输入电流波形补偿单元的分段式LED驱动电路，其特征在于：所述有损补偿单元a包括电阻Ra1_2、电阻Ra2_2、电阻Ra3_2、NPN型BJT管Qa1_2、NPN型BJT管Qa2_2和NPN型BJT管Qa3_2，有损补偿单元a的端口a+与电阻Ra1_2的一端相连，电阻Ra1_2的另一端与NPN型BJT管Qa3_2的集电极相连，NPN型BJT管Qa3_2的基极同时与电阻Ra3_2的一端以及NPN型BJT管Qa2_2的集电极相连，NPN型BJT管Qa3_2的发射极与NPN型BJT管Qa1_2的集电极相连，NPN型BJT管Qa1_2的基极与电阻Ra2_2的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡，陈信勇，谢路耀，郭鑫，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33