[發明專利]一種帶電池管理的多能源供電雙向LED驅動電路及其工作方法

有效

• 申請號: 201911221969.0
• 申請日: 2019-12-03
• 公開（公告）號: CN110708817B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 林維明;劉聞然
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H05B45/30
• 分類號: H05B45/30
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 錢莉;蔡學俊

1.一種帶電池管理的多能源供電雙向LED驅動電路，其特征在于：包括輸入光伏板U_PV、鉛酸蓄電池U_BAT、第一功率二極管D₁、第二功率二極管D₂、第三功率二極管D₃、第四功率二極管D₄、第五功率二極管D₅、輸出電容C₃、第一濾波電容C₄、第二濾波電容C₅、第一功率開關管S₁、第二功率開關管S₂ 、第三功率開關管S₃、第四功率開關管S₄、第五功率開關管S₅ 、第六功率開關管S₆ 、充電限流電阻R_CHG、濾波電感L、AC側電源u_AC、LED燈組、帶中心抽頭多繞組N₁、N₂、N₃、N₄的高頻變壓器T，所述N₄繞組包括N₄₁繞組和N₄₂繞組；所述光伏板U_PV的正極連接N₁繞組的同名端；所述光伏板U_PV的負極連接第一功率開關管S₁的源極；所述第一功率開關管S₁的漏極連接第一功率二極管D₁的陰極；所述第一功率二極管D₁的陽極連接N₁繞組的非同名端；所述鉛酸蓄電池U_BAT的正極連接第六功率開關管S₆的源極，所述鉛酸蓄電池U_BAT的負極連接充電電阻R_CHG的一端、第二功率二極管D₂陰極；所述第六功率開關管S₆的漏極連接N₂繞組的同名端；所述N₂繞組的非同名端連接第二功率開關管S₂的漏極；所述第二功率開關管S₂的源極連接充電電阻R_CHG的另一端、功率二極管D₂陽極；所述N₃繞組的非同名端連接第三功率開關管S₃的漏極；所述N₃繞組的同名端連接輸出電容C₃的負端、LED燈組的負極；所述第三功率開關管S₃的源極連接第三功率二極管D₃的陽極；所述第三功率二極管D₃的陰極連接輸出電容C₃的正端、LED燈組的正極；所述N₄₁繞組的同名端連接第四功率開關管S₄的源極；所述N₄繞組的中心抽頭連接第一濾波電容C₄的一端、第一濾波電容C₅的一端、AC側電源u_AC的一端；所述N₄₂繞組的非同名端連接第五功率開關管S₅的漏極；所述第四功率開關管S₄的漏極連接第四功率二極管D₄的陰極；所述第四功率二極管D₄的陽極連接第五功率二極管D₅的陰極、濾波電感L的一端、第一濾波電容C₄的另一端；所述濾波電感L的另一端連接第二濾波電感C₅的另一端、AC側電源u_AC的另一端；所述第五功率二極管D₅的陽極連接第五功率開關管S₅的源極；

帶電池管理的多能源供電雙向LED驅動電路的工作方法，包括以下步驟：

步驟S1：封鎖第二功率開關管S₂、第四功率開關管S₄、第五功率開關管S₅，第三功率開關管S₃保持常開；當功率開關管S₁導通時，N₂繞組流過N₁繞組儲能電流給電池充電，回路中串接限流電阻R_CHG用以限制充電電流對鉛酸蓄電池V_BAT充電，通過控制功率開關管S₆來實現對蓄電池的充電管理，LED燈組的工作電壓由輸出電容C₃維持；當功率開關管S₁斷開時，N₃繞組流過N₁繞組儲能電流為LED供電；

步驟S2：封鎖功率開關管S₁、S₂，功率開關管S₃保持常開，以工頻半周互補驅動功率開關管S₄和S₅；當交流電網輸出正半周期，功率開關管S₄導通，S₅關斷時，N₂繞組流過N₄₁繞組儲能電流給電池充電，回路中串接限流電阻R_CHG用以限制充電電流對鉛酸蓄電池V_BAT充電，通過控制功率開關管S₆來實現對蓄電池的充電管理，LED燈組的工作電流由輸出電容C₃維持；當交流電網輸出正半周期，當功率開關管S₄斷開，S₅導通時，N₃繞組流過N₄₁繞組儲能電流為LED供電；當交流電網輸出負半周期，功率開關管S₅導通，S₄關斷時，N₂繞組流過N₄₂繞組儲能電流給電池充電，回路中串接限流電阻R_CHG用以限制充電電流對鉛酸蓄電池V_BAT充電，通過控制功率開關管S₆來實現對蓄電池的充電管理，LED燈組的工作電壓由輸出電容C₃維持；當交流電網輸出正半周期，當功率開關管S₅斷開，S₄導通時，N₃繞組流過N₄₂繞組儲能電流為LED供電；

步驟S3：封鎖功率開關管S₁、S₄、S₅、S₆，功率開關管S₃保持常開；當功率開關管S₂導通時，鉛酸蓄電池V_BAT放電，功率二極管D₂將限流電阻R_CHG短路；當功率開關管S₂斷開時，N₃繞組流過N₂繞組儲能電流為LED供電，通過控制功率開關管S₂來實現對蓄電池的放電管理；

步驟S4：封鎖功率開關管S₁、S₃、S₆，用SPWM波驅動功率開關管S₂，用工頻半周互補驅動功率開關管S₄和S₅；當功率開關管S₄導通，功率開關管S₅關斷時，輸出為正半周；當功率開關管S₄關斷，功率開關管S₅導通時，輸出為負半周。