[發(fā)明專利]開關(guān)型直流-直流變換器的高亮度發(fā)光二極管脈寬調(diào)制調(diào)光方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010116227.4
• 申請(qǐng)日: 2010-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN101808448A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翁大豐;魏其萃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 魏其萃
• 主分類號(hào): H05B37/02
• 分類號(hào): H05B37/02;H02M3/315
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 馮子玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及高亮度發(fā)光二極管脈寬調(diào)制調(diào)光控制。更具體地說，本 發(fā)明涉及一種用于開關(guān)型直流-直流變換器的高亮度發(fā)光二極管脈寬調(diào)制調(diào)光方法。

背景技術(shù)

高亮度發(fā)光二極管調(diào)光控制有兩種控制方案。即，模擬調(diào)光和脈寬調(diào)制調(diào)光。模擬調(diào)光 相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，但調(diào)光范圍窄并帶光的色溫變化。脈寬調(diào)制調(diào)光能實(shí)現(xiàn)寬調(diào)光范圍而又比較 少光的色溫變化。在大多數(shù)高性能應(yīng)用中，如LCD?TV?LED背光，LED投影儀，脈寬調(diào)制 調(diào)光是主要調(diào)光控制方案。

高亮度發(fā)光二極管的線性電流源驅(qū)動(dòng)器是非常容易實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制調(diào)光的，如它可以在 400赫茲調(diào)制頻率下輸出占空比小于1％，但其驅(qū)動(dòng)效率比較低。當(dāng)所需的高亮度發(fā)光二極 管的電流高時(shí)，這線性電流源驅(qū)動(dòng)器的功耗也高。這產(chǎn)生了相當(dāng)大的散熱問題。

由于開關(guān)的導(dǎo)通關(guān)斷，開關(guān)型直流-直流變換器可以得到相當(dāng)高的效率，這使得散熱問 題容易解決。在開關(guān)型直流-直流變換器中，有儲(chǔ)能元件。它與開關(guān)組合將輸入能量有控制地 傳輸?shù)捷敵觥Ｕ沁@儲(chǔ)能元件它使得開關(guān)型直流-直流變換器系統(tǒng)的響應(yīng)速度要比線性電流源 驅(qū)動(dòng)器慢。用開關(guān)型直流-直流變換器實(shí)現(xiàn)高亮度發(fā)光二極管的脈寬調(diào)制調(diào)光是一熱門課題。

在已有的方案中，典型的是在降壓式開關(guān)變換器的輸出負(fù)載上并接一短路開關(guān)，降壓式 開關(guān)變換器以平均電流模式控制如圖1所示。正是這短路開關(guān)使得這電感電流可控制地流 過高亮度發(fā)光二極管或這短路開關(guān)。這樣只要這電感電流沒變化，它可在高亮度發(fā)光二極 管負(fù)載中產(chǎn)生很好的脈寬調(diào)制調(diào)光電流，也就是，這負(fù)載高亮度發(fā)光二極管能得到低占空 比的電流方波。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)這負(fù)載電壓增加，如200V在LCD?TV背光應(yīng)用中，這 低占空比的電流方波有相當(dāng)?shù)氖д妗?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是以降壓式開關(guān)變換器為基礎(chǔ)產(chǎn)生窄脈寬電流脈沖序列。使用本發(fā)明可產(chǎn) 生用于高亮度發(fā)光二極管高性能調(diào)光應(yīng)用的非常寬占空比變化范圍的脈寬調(diào)制電流脈沖序 列。

本發(fā)明提出一種復(fù)合功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它由開關(guān)降壓電流調(diào)節(jié)器和有源鉗位變換器組成。 有源鉗位變換器用于吸收能量并將其回收到輸入電源或其他吸收電壓電源。

本發(fā)明的開關(guān)型直流-直流變換器的高亮度發(fā)光二極管脈寬調(diào)制調(diào)光方法，其由轉(zhuǎn)換開 關(guān)，開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器，高亮度發(fā)光二極管負(fù)載和有源鉗位電路構(gòu)成；所述轉(zhuǎn)換開關(guān)是 用于轉(zhuǎn)換開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器的輸出電流從高亮度發(fā)光二極管負(fù)載到有源鉗位電路或從 有源鉗位電路到高亮度發(fā)光二極管負(fù)載；所述開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器由降壓開關(guān)SA，續(xù)流 二極管DA，降壓電感L構(gòu)成；所述有源鉗位電路是由開關(guān)S1和S2，吸收開關(guān)變壓器漏感 能量的電容Cc，輸出二極管D3和D4或全波整流橋和開關(guān)變壓器T構(gòu)成；開關(guān)變壓器T的 兩個(gè)原邊繞組分別與開關(guān)S1或S2串連；開關(guān)變壓器T的兩個(gè)原邊繞組分別與開關(guān)S1或S2 串連所形成的支路并聯(lián)并分別作為有源鉗位電路的輸入端；用于吸收開關(guān)變壓器漏感能量的 Cc電容分別與開關(guān)S1或S2串連；開關(guān)變壓器的兩個(gè)付邊繞組或一個(gè)付邊繞組與輸出二極 管D3和D4或全波整流橋構(gòu)成全波整流電路；全波整流電路的輸出是輸入電壓源Vin或其他 吸收電壓電源。

開關(guān)型降壓電流調(diào)節(jié)器是由平均電流型或準(zhǔn)平均電流型或其他控制方法控制使得其輸 出電流恒定。

有源鉗位電路中開關(guān)S1和S2交互導(dǎo)通，即S1導(dǎo)通，S2截止；S2導(dǎo)通，S1截止；這 樣有源鉗位電路的輸入電流可以從開關(guān)變壓器的兩個(gè)原邊繞組相位相反地分別流入，開關(guān)變 壓器的付邊經(jīng)輸出二極管D3和D4交互導(dǎo)通或經(jīng)全波整流橋，以固定比例輸出到輸入電壓源 Vin或其他吸收電壓電源。

以上所述開關(guān)S1和S2為自激驅(qū)動(dòng)或它激驅(qū)動(dòng)。

以上所述S1和S2的電壓應(yīng)力是由輸入電壓Vin或其他吸收電壓電源和開關(guān)變壓器原付 邊匝比決定的。

以上所述S1和S2的電流應(yīng)力是由有源鉗位電路的輸入電流Io決定的。

與有源鉗位電路相串聯(lián)的轉(zhuǎn)換開關(guān)可以省略。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之一是開關(guān)降壓電流調(diào)節(jié)器使得系統(tǒng)能高效地產(chǎn)生輸出電流，正是這有源 鉗位變換器能將不流過高亮度發(fā)光二極管的那部分電感電流完全回收到輸入電源。