一种多电流路径控制开关的单级反向BUCK型LED驱动电路的制作方法

文档编号:14477792
研发日期:2018/5/19

本发明涉及一种LED驱动电路,具体涉及一种多电流路径控制开关的单级反向BUCK型LED驱动电路。



背景技术:

目前,反向BUCK型LED驱动电路是一种最常用的开关式单级LED驱动的拓扑结构,因为该结构可以通过一个简单的电路和控制方式得到较高的效率。但是这个结构也存在着电感尺寸较大和死角的缺点。对于BUCK型拓扑结构,由于死角问题通常需要更低的输出电压。但是低的输出电压会降低效率和需要更大的输出电容。此外,开关型驱动器不可避免的有EMI问题,为了降EMI,系统需要小的纹波和噪声。然后为了获得小的电流纹波,就需要更大的电感。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是提供一种多电流路径控制开关的单级反向BUCK型LED驱动电路,可以根据输入电压的变化来改变LED的正向驱动电压,更重要的是该电路具有更小的电流纹波,更小的驱动电感和更高的功率因数。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是:一种多电流路径控制开关的单级反向BUCK型LED驱动电路,包括:EMI滤波电路,二极管D1,二极管D2,二极管D3,二极管D4,二极管Drect,A/D电路,DPWM电路,时序控制电路,电感Lbuck,LED1,LED2,LED3,LED4,开关Q1,开关Q2,开关Q3,开关Q4和电阻Rs

所述二极管D1的阳极以及二极管D3的阴极与交流输入电源的一端连接,二极管D2的阳极以及二极管D4的阴极与交流输入电源的另一端连接;二极管D1的阴极、二极管D2的阴极以及续流功率二极管Drect的阴极与储能BUCK 电感Lbuck的一端连接,储能BUCK 电感Lbuck的另一端与负载发光二极管LED1的阳极连接;续流功率二极管Drect的阳极、负载发光二极管LED1的阴极以及负载发光二极管LED2的阳极与功率开关管Q1的一端连接;负载发光二极管LED2的阴极以及负载发光二极管 LED3的阳极与功率开关管Q2的一端连接;负载发光二极管 LED3的阴极以及负载发光二极管 LED4的阳极与功率开关管Q3的一端连接;负载发光二极LED4的阳极与功率开关管Q3的一端连接;功率开关管Q1的一端、功率开关管Q2的一端、功率开关管Q3的一端、功率开关管Q4的一端以及电流取样电阻Rs 的一端与控制器的CS引脚连接;功率开关管Q1的控制端、功率开关管Q2的控制端、功率开关管Q3的控制端以及功率开关管Q4的控制端与控制器的VGS引脚连接;第三功率二极管D3的阳极以及第四功率二极管D4的阳极与电流取样电阻RS的另一端连接。

本发明单级LED驱动器来源于反向BUCK转换器。该驱动器主要由EMI滤波器,二极管整流桥,改进型的BUCK转换器和控制器组成。改进型的BUCK转换器由整流二极管Drect,电感Lbuck,控制器,感应电路和MOSFET开关Q1-Q4。为了提供功率因素校正和需要的输出电流,电感的作用是维持一个连续的LED电流,整流二极管提供续流路径,通过多开关控制,LED串可以通过不同的路径被驱动。LED可以被分段平行连接来通过一个电容降低输出电流纹波。根于输出电压的变化,开关Q1-Q4被数字控制器控制,所以LED正向驱动电压是可变的。因此,该驱动器可以获得更宽的输入电压和更小的死角,电感上的电压也会被降低。因此,系统的开关频率可以降低,更小的开关损耗可以带来更高的效率。

本发明是一种基于BUCK拓扑结构的单级LED驱动器,采用电流路径控制开关来分段控制LED。此时,输出LED正向驱动电压可以被调整,因此该驱动器可以增大输入电压的范围,同时获得更高的LED输出电压。这个结构即使采用较小的电感也可以降低开关频率和输入电流纹波,也可以使用击穿电压较低的MOSFET。较低的输入电流纹波也降低EMI滤波器的负担,在驱动一个20W的LED串时,功率因数可以达到0.98,效率可以达到94%。

附图说明

图1为本发明实施例的电路示意图。

图2为本发明实施例控制模块示意图。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

具体实施方式

如附图1所示, 一种多电流路径控制开关的单级反向BUCK型LED驱动电路,包括:EMI滤波电路,二极管D1,二极管D2,二极管D3,二极管D4,二极管Drect,A/D电路,DPWM电路,时序控制电路,电感Lbuck,LED1,LED2,LED3,LED4,开关Q1,开关Q2,开关Q3,开关Q4和电阻Rs

所述二极管D1的阳极以及二极管D3的阴极与交流输入电源的一端连接,二极管D2的阳极以及二极管D4的阴极与交流输入电源的另一端连接;二极管D1的阴极、二极管D2的阴极以及续流功率二极管Drect的阴极与储能BUCK 电感Lbuck的一端连接,储能BUCK 电感Lbuck的另一端与负载发光二极管LED1的阳极连接;续流功率二极管Drect的阳极、负载发光二极管LED1的阴极以及负载发光二极管LED2的阳极与功率开关管Q1的一端连接;负载发光二极管LED2的阴极以及负载发光二极管 LED3的阳极与功率开关管Q2的一端连接;负载发光二极管 LED3的阴极以及负载发光二极管 LED4的阳极与功率开关管Q3的一端连接;负载发光二极LED4的阳极与功率开关管Q3的一端连接;功率开关管Q1的一端、功率开关管Q2的一端、功率开关管Q3的一端、功率开关管Q4的一端以及电流取样电阻Rs 的一端与控制器的CS引脚连接;功率开关管Q1的控制端、功率开关管Q2的控制端、功率开关管Q3的控制端以及功率开关管Q4的控制端与控制器的VGS引脚连接;第三功率二极管D3的阳极以及第四功率二极管D4的阳极与电流取样电阻RS的另一端连接。

图2显示了该电路的控制模块的具体实施电路,该控制模块采用峰值电流控制,工作在固定关断时间模式。整流电压Vrect用于产生一个峰值基准电流Iref,该基准信号与电流感应信号Vcs进行比较产生PWM脉宽调制信号。当比较器输出高时,比较器重置RS触发器,栅极驱动信号为关闭OFF。就是说,在开启ON状态时,开关电流增长,直到Vcs信号达到Iref时停止。在关闭OFF状态时,开关被关闭,电感电流增加。在一个设定OFF时间以后,时序控制电路被RS触发器的反向输出端激活后触发RS触发器。因此,输入电流会正比于输入电压,系统会获得较高的功率因素。阶段选择器根据整流电压决定开启哪个开关才控制LED分段。

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