一种基于高频交流母线型多路恒流LED驱动电源制造技术

本发明专利技术公开了一种基于高频交流母线型多路恒流LED驱动电源，由DC/AC逆变单元、无源谐振恒流单元、整流单元和控制器组成；DC/AC逆变单元：将恒定的直流电压变换成为高频交流方波电压；无源谐振恒流单元：对高频交流方波电压进行变换，实现软开关和恒流输出，输出高频交流电流母线为整流单元直接供电；整流单元：将高频交流电流母线与隔直电容串联，形成整流电路，进行AC/DC变换，所述整流单元与一路或多路LED负载连接；控制器采集LED负载上的输出电流作为反馈量，与给定电流值作比较，得到占空比，驱动DC/AC逆变单元中的开关管。本发明专利技术与现有的多路输出LED驱动电源相比较，实现高频交流电流母线只需要一组谐振单元和整流单元，电路结构简单，成本低，效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高频交流母线型多路恒流LED驱动电源


[0001]本专利技术属于LED照明
，具体涉及一种基于高频交流母线型多路恒流LED驱动电源，用于将直流电压变换为恒定直流电流输出，采用电流母线为负载进行供电，主要应用于多路输出LED场合。
技术背景
[0002]发光二极管(LED)具有体积小、重量轻、光效高、环保等特点，相较于白炽灯而言更加节能、寿命更长，且没有热量辐射。随着LED技术的不断发展，LED产品逐渐在室内外照明、装饰以及汽车照明灯等领域取得成就。由于LED的光学特性，输出电流会决定LED的亮度、光通量以及发光效率等性能指标，因此在目前LED驱动电源主要是采用恒流进行驱动，且一般采用三级变换结构，即由工频交流经过功率因数校正电路，进行AC/DC变换，在经过DC/DC变换电路，对电压进行匹配调节，最后经过谐振整流单元进行恒流源调节。
[0003]在LED照明电路中，负载是由多个LED灯串联或者串并联组成的，且在一些大型照明场所中，使用的LED照明装置的最大功率为200W左右。以文献《一种模块化开环多路谐振恒流LED驱动电源[J]》(何青青,罗全明,曹驰,孙鹏菊,周雒维..中国电机工程学报,2019,39(22):6688
‑
6697.)中的电路拓扑为例，电路以经过功率因数校正后的直流电压作为电路的输入，再经过逆变、变压器和谐振整流单元去驱动五路并联的LED负载，谐振网络后接多个LCL
‑
T无源谐振整流单元，一个无源谐振整流单元驱动一串LED，作为模块化使用，但由于中采用了交流电压母线进行分流，使得如果其中一路负载故障时，依然会影响到其他几路LED上电流大小，且由于采用并联的方式，增加了五组LCL
‑
T型谐振网络和整流单元，结构复杂，降低了电路中的功率密度。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述现有技术中多路LED驱动电源存在结构复杂、体积大、功率密度小以及效率低等不足之处，而提出一种基于高频交流母线型多路恒流LED驱动电源，可以很好地简化电路结构，减少电路元件，从而减小体积、提高功率密度以及降低成本。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所设计的一种基于高频交流母线型多路恒流LED驱动电源，其特殊之处在于，所述驱动电源由DC/AC逆变单元、无源谐振恒流单元、整流单元和控制器组成；
[0006]所述DC/AC逆变单元：用于将恒定的直流电压变换成为高频交流方波电压；
[0007]所述无源谐振恒流单元：对高频交流方波电压进行变换，实现软开关和恒流输出，输出高频交流电流母线为整流单元直接供电；
[0008]所述整流单元：将高频交流电流母线与隔直电容串联，形成整流电路，进行AC/DC变换，所述整流单元与一路或多路LED负载连接；
[0009]所述控制器采集LED负载上的输出电流作为反馈量，与给定电流值作比较，得到占空比，驱动DC/AC逆变单元中的开关管。
[0010]进一步地，所述DC/AC逆变单元为全桥逆变单元。
[0011]更进一步地，所述无源谐振恒流单元和整流单元之间设置有变压器T以实现输入输出隔离，整流单元与变压器T之间串联有隔直电容C
b
以抑制变压器的磁偏置。
[0012]更进一步地，所述无源谐振恒流单元为由电感L1、L
a1
和电容C1组成T型谐振网络。
[0013]更进一步地，所述无源谐振恒流单元中电感L1和电容C1在基波频率下进行谐振，谐振后的输出相当于恒流电流源，与整流电流组合实现恒流输出，无源谐振恒流单元将逆变后的电压u
AC
超前电流i
L1
调整为设定相位，即电感L
a1
小于L1，使得开关上的电压和电流重叠部分减小，从而减小开关上的损耗。
[0014]更进一步地，所述整流单元为二倍压整流单元。
[0015]相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0016]1、本专利技术所提出的基于高频交流方波母线的多路恒流LED驱动电源架构电路结构更加简单，多路隔离输出时只需要一个变压器。
[0017]2、本专利技术只需一组无源谐振单元，可构建高频交流电流母线，以驱动多路负载，有利于简化电路结构、减小电路体积以及降低生产成本。
[0018]3、本专利技术通过二极管整流单元串联各路输出负载，采用高频交流电流母线对其进行供电，可实现高精度恒流输出。
[0019]4、本专利技术基于无源谐振网络的恒流特性，既可以工作在开环状态，也可以工作在闭环控制状态
[0020]5、本专利技术可实现软开关，减小电路损耗，提高电路的运行效率。
[0021]6、本专利技术不仅可以为LED负载供电，还可以用于其它输出需要具有高精度恒流的应用场所。
附图说明
[0022]图1是本专利技术基于高频交流电流母线型多路恒流LED驱动电源架构的原理图。
[0023]图2为LCL
‑
T型网络的基波向量模型图。
[0024]图3是图1中的整个电路部分的结构图。
[0025]图4是开关管S1上的电压u
S1
、电流i
S1
、逆变后的输出电压u
ac
以及LCL谐振后的电压u
AC
。
[0026]图5、6是工作时逆变单元中四个开关管上的电压和电流，其中椭圆内部分为电路实现软开关的表现。
[0027]图7、8是电路在开环状态和闭环状态下，输出电流和五组负载电压。
[0028]图9、10是电路输入电压从380V到420V和从420V到380V跳变过程中，输入电压和其中三组负载上电压和电流变化图。
[0029]图11、12是短路其中一路负载和恢复正常过程中，其中三组负载上电压电流变化。
具体实施方式
[0030]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。
[0031]参见图1，本专利技术设计一种基于高频交流母线型多路恒流LED驱动电源，由DC/AC逆变单元、无源谐振恒流单元、整流单元和控制器组成。
[0032]DC/AC逆变单元：用于将恒定的直流电压变换成为高频交流方波电压；无源谐振恒流单元：对高频交流方波电压进行变换，实现软开关和恒流输出，输出高频交流电流母线为整流单元直接供电；整流单元：将高频交流电流母线与隔直电容串联，形成整流电路，进行AC/DC变换，整流单元与一路或多路LED负载连接；控制器采集LED负载上的输出电流作为反馈量，与给定电流值作比较，得到占空比，驱动DC/AC逆变单元中的开关管。
[0033]本专利技术提出的电路采用电流母线型进行供电，共用一套谐振单元和整流单元为多组串联的LED负载进行供电，极大地减少电路使用器件，降低成本。LCL
‑
T无源谐振整流器将高频交流电压变换为恒定直流输出，由LCL
‑
T型网络、二极管整流电路和LED串构成。整个电路的工作过程为：输入端为直流电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高频交流母线型多路恒流LED驱动电源，其特征在于：由DC/AC逆变单元、无源谐振恒流单元、整流单元和控制器组成；所述DC/AC逆变单元：用于将恒定的直流电压变换成为高频交流方波电压；所述无源谐振恒流单元：对高频交流方波电压进行变换，实现软开关和恒流输出，输出高频交流电流母线为整流单元直接供电；所述整流单元：将高频交流电流母线与隔直电容串联，形成整流电路，进行AC/DC变换，所述整流单元与一路或多路LED负载连接；所述控制器采集LED负载上的输出电流作为反馈量，与给定电流值作比较，得到占空比，驱动DC/AC逆变单元中的开关管。2.根据权利要求1所述的一种基于高频交流母线型多路恒流LED驱动电源，其特征在于：所述DC/AC逆变单元为全桥逆变单元。3.根据权利要求1所述的一种基于高频交流母线型多路恒流LED驱动电源，其特征在于：所述无源谐振恒流单元和整流单元之间设置有变压器T以实现输入输出隔离，整流单...

【专利技术属性】
技术研发人员：何青青，邱名扬，刘磊，周克亮，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：