[發明專利]一種高光效可獨立調光的LED均流電路

在審

• 申請號: 201610588288.8
• 申請日: 2016-07-25
• 公開（公告）號: CN107660012A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 李志剛
• 申請（專利權）人: 李志剛
• 主分類號: H05B33/08
• 分類號: H05B33/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種LED均流電路，尤其是一種高光效可獨立調光的LED均流電路。

背景技術

LED光源具有光效高和壽命長的特點，因此被廣泛應用在家用、商業和工業等領域。目前市場上大部分LED光源的單片封裝功率為1~3W，這是由于大功率的單片封裝難以解決其散熱問題。因此，在大部分照明場合，如液晶背光源，街燈及普通照明等，需要同時使用多個LED光源才能滿足照明強度要求，并且多個LED光源同時工作時，必須滿足亮度均勻。而LED的輸出光頻譜、發光效率與LED的驅動電流直接相關，為滿足亮度均勻要求，需保證流過每只LED的電流相等。最簡單的方法是將多個LED燈串聯連接，但串聯連接的可靠性低，當任意一燈損壞時，整個LED支路無法工作，且串聯個數有限，LED支路電壓通常為幾十伏，不超過安全電壓限值。因此，大部分LED照明采用LED串并聯相結合的方式。

LED是半導體器件，其伏安特性符合指數關系，即電壓的微小變化會造成電流的顯著變化。LED導通電壓除了受驅動電流影響，還受工作溫度、時間及個體差異的影響。當多個LED支路并聯于同一電壓源時，由于導通電壓存在差異，每個LED支路中的電流并不完全相等，電流大的支路的LED燈易發生光衰、老化加速甚至熄滅，降低了LED燈的壽命和可靠性。

發明內容

為解決上述問題提高LED燈的發光效率，本發明設計了一種高光效可獨立調光的LED均流電路。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

高光效可獨立調光的LED均流電路提出一種最小導通電流幅值反饋的PWM均流策略，在脈寬調制(pulsewidthmodulation，PWM)均流的基礎上，通過最小電流幅值反饋，調整LED支路供電電壓的大小，使得LED并聯支路中存在至少一條支路的均流占空比為1，其他支路的占空比盡可能大，提高LED光源的發光效率。另外，此電路在不增加額外電路和控制的基礎上，可同時精確調光。

所述PWM均流的核心思想是通過調節每條支路的占空比使得其平均電流相等。N條LED支路并聯連接于同一電壓源UO，UO由LED驅動電路提供，每條LED支路的電流為i1,2..N ，每條支路串聯連接一只均流開關管Q1,2..N ，Q1,2..N 導通時的電流大小分別為I1,2..N 。

所述最小導通電流幅值反饋的功率控制策略采用最小導通電流反饋控制的PWM均流電路的功率控制。每條支路連接均流開關管Q1,2..N 和一個采樣電阻RS，uG1,2..N 驅動Q1,2..N ，LED支路電流經過RS采樣后，通過運算放大器放大k倍，得到的瞬時電流信號ui1,2..N 。u i1,2..N 經過峰值電流檢測電路，得到各自的最小導通電流u P1,2..N 。

所述LED主功率電路控制采用導通電流反饋，而PWM均流控制的是平均電流，因此每條LED支路需要單獨的平均電流反饋控制環路，采樣后的瞬時電流信號u i1、u i2,?,uiN ，經過R f和C f構成的低通濾波器，將其PWM信號濾成平均量u avgi1,2..N ，然后與均流基準信號U iSHARE1,2..N 構成均流電流環，調制生成不同占空比的驅動信號u G1,2..N，驅動均流開關管Q1,2..N 。對于低通濾波器來說，R f和C f需滿足頻率要求，即

式中fSHARE為均流開關管的開關頻率。fSHARE與主功率電路的開關頻率無關，均流環和功率環獨立控制，保證了系統具有高的可靠性和穩定性。fSHARE越大，均流環路響度速度越快，但增大了均流開關管Q1,2..N 的開關損耗，因此，在實際設計中，應折中選擇合適的fSHARE。

所述LED調光控制在滿載均流電流為ILED要求下，功率環控制仍然采用最小導通電流反饋控制，調整UO，使得各條支路滿載時均流，且LED發光效率高。但均流環的基準信號需要根據調光要求來調整，假設調光要求分別為IDIM1,2..N ，主功率電流環基準和均流環基準需分別滿足