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CN101668369A - 一种高效率恒流led驱动器 - Google Patents

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CN101668369A CN200910153404A CN200910153404A CN101668369A CN 101668369 A CN101668369 A CN 101668369A CN 200910153404 A CN200910153404 A CN 200910153404A CN 200910153404 A CN200910153404 A CN 200910153404A CN 101668369 A CN101668369 A CN 101668369A
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resistance
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葛良安
姚晓莉
华桂潮
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Inventronics Hangzhou Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种高效率恒流LED驱动器，包括整流桥、PFC主电路、隔离DC/DC变换器、PFC控制器和PFC母线控制电路。由于输入电压为跟随输出电压变化的PFC输出中间母线电压，当所述的隔离DC/DC变换器是LLC谐振变换电路时，在较宽的输出电压范围内，LLC电路可以工作在谐振频率附近，因此谐振单元的增益范围减小，可以使恒流模块在宽输出电压范围内能实现很高的效率；当所述的隔离DC/DC变换器是对称、不对称半桥电路或全桥电路时，在较宽的输出电压范围内，DC/DC电路可以工作在接近50％占空比状态。因此DC/DC变换器占空比的变化范围可大大缩小，有效提高效率。

Description

一种高效率恒流LED驱动器
技术领域
本发明涉及一种高效率恒流LED驱动器。具体的说应该是，一种带有有源功率因数校正(PFC)功能的恒流LED驱动器电路，该电路中，PFC输出的中间母线电压跟随输出电压变化，使恒流驱动器在较宽的输出电压范围内都有较高的效率。
背景技术
LED恒流驱动电源中比较常用一个方案是有源PFC+隔离DC/DC变换器，PFC输出通常为固定电压。常用的DC/DC变换的拓扑包括对称或不对称半桥电路、全桥电路、谐振变换电路等，谐振变换电路以三元件LLC电流谐振变换器应用最普遍。
传统的LLC电流谐振变换器，由于可以在整个负载范围内实现原边MOSFET的零电压开通和副边二极管的零电流关断。因此具有开关损耗低，效率高，便于实现高频化，提高功率密度等优点。
LLC谐振电路在谐振频率附近工作效率最优，因此往往将额定工作点设置在谐振频率点附近，当输入电压降低或输出电压增大时，通过降低工作频率来获得较大的增益；当输入电压增大或输出电压降低时，通过提高工作频率来获得较低的增益。但在谐振频率之上，频率对增益调节能力不够，调节范围较窄。即使能够调节，工作频率范围也会非常宽，效率较低，因此LLC电路在应用于宽输出电压范围的恒流LED驱动器时，很难保证在整个输出变化范围内效率都比较高
传统的对称或不对称半桥电路、全桥电路在占空比接近50％时效率最高，应用于宽输出电压范围的恒流LED驱动器时，在输出电压较低、占空比较小时效率也比较低。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种提高恒流LED驱动器效率的技术，通过调节PFC输出的中间母线电压跟随输出电压变化，使后级DC/DC电路工作在最优状态来提高驱动电源的整体效率。
解决上述问题采用的技术方案是：一种高效率恒流LED驱动器，包括整流桥、PFC主电路、隔离DC/DC变换器、PFC控制器和PFC母线控制电路，其特征在于：
所述的整流桥将交流输入电压(Vac)整流后输出整流电压(Vdc)给PFC主电路；
所述的PFC主电路接受整流桥输出的整流电压(Vdc)，以及来自PFC控制器的反馈电压，经功率因数校正后向隔离DC/DC变换器输出直流电压(Vbus)；
所述的隔离DC/DC变换器接收来自PFC主电路的直流电压(Vbus)，经DC/DC变换后向LED负载输出输出电压(Vo)，并且提供LED负载所需要的恒流控制；
所述的PFC控制器接收来自PFC母线控制电路的控制信号，向PFC主电路输出反馈信号；
所述的PFC母线控制电路对隔离DC/DC变换器输出电压(Vo)或输出电压的等效电压进行采样，输出控制信号控制PFC控制器的输出反馈电压；实现PFC输出中间母线电压(Vbus)随输出电压(Vo)而变化。
根据本发明，所述的PFC母线控制电路包括输出电压采样电路、PFC输出电压调制电路，所述的输出电压采样电路的输入信号来自隔离DC/DC变换器中的变压器T1的辅助绕组经过二极管D4和电容C4的峰值保持信号，由输出电压采样电路转换成和输出电压(Vo)成比例的信号，作为PFC输出电压调制电路的输入信号，PFC输出电压调制电路的输出端接PFC控制器的输入端。
根据本发明，所述的PFC主电路包括电感L1、开关管S1、二极管D1和母线电容C1，整流电压(Vdc)正端连接到电感L1的第一端，电感L1的第二端连接到开关管S1的第一端和二极管D1的阳极，整流电压(Vdc)负端连接到开关管S1的第二端，母线电容C1并联在二极管D1的阴极和开关管S1的第二端；所述的PFC控制器的输出端接控制开关管S1的第三端；母线电容C1两端并联一个由电阻R1和R2串联的电路，电阻R1连接电阻R2的公共端子，作为反馈信号连接到PFC控制器的输入端和PFC输出电压调制电路的输出端。
根据本发明，所述的PFC输出电压调制电路包括三极管Q1、电阻R3以及供电电源VCC，输出电压采样电路的输出端连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接到电阻R3的一端，电阻R3的另外一端连接到供电电源VCC；三极管Q1的集电极输出信号连接到电阻R1和R2的公共端。
根据本发明，所述的隔离DC/DC变换器是LLC谐振变换电路，或者是对称、不对称半桥电路或全桥电路。
本发明的高效率恒流LED驱动器，当所述的隔离DC/DC变换器是LLC谐振变换电路时，由于输入电压为跟随输出电压(Vo)变化的PFC输出中间母线电压(Vbus)，在较宽的输出电压范围内，LLC电路可以工作在谐振频率附近，因此谐振单元的增益范围减小，工作频率范围缩小，可以使恒流模块在宽输出电压范围内能实现很高的效率。
当所述的隔离DC/DC变换器是对称、不对称半桥电路或全桥电路时，由于输入电压为跟随输出电压(Vo)变化的PFC输出中间母线电压(Vbus)，在较宽的输出电压范围内，DC/DC电路可以工作在接近50％占空比状态。因此DC/DC变换器占空比的变化范围可大大缩小，有效提高效率。
前面描述的高效率恒流LED驱动器为单路输出，隔离DC/DC变换器本身具有恒流输出功能。
本发明还要提供一种具有多路输出的高效率恒流LED驱动器，包括整流桥、PFC主电路、隔离DC/DC变换器、PFC控制器、PFC母线控制电路、一路或多路恒流变换器、输出电压采样电路、DC/DC输出电压控制电路、DC/DC控制电路，其特征在于：
所述的整流桥将交流输入电压(Vac)整流后输出整流电压(Vdc)给PFC主电路；
所述的PFC主电路接受整流桥输出的整流电压(Vdc)，以及来自PFC控制器的反馈电压，经功率因数校正后向隔离DC/DC变换器输出直流电压(Vbus)；
所述的隔离DC/DC变换器接收来自PFC主电路的直流电压(Vbus)和DC/DC控制电路的输出信号，经DC/DC变换后向LED负载输出输出电压(Vo)，同时向DC/DC控制电路输出电压反馈信号；
所述的PFC控制器接收来自PFC母线控制电路的控制信号，向PFC主电路输出反馈信号；
所述的PFC母线控制电路对隔离DC/DC变换器输出电压(Vo)或输出电压的等效电压进行采样，输出控制信号控制PFC控制器的输出反馈电压；
所述的一路或多路恒流变换器的输入端接隔离DC/DC变换器，输出端向LED负载输出输出电压(Vo1，Vo2，......，Von)，同时接输出电压采样电路的输入端；输出电压采样电路的输出端连接到DC/DC输出电压控制电路的输入端；DC/DC输出电压控制电路的输出端连接到DC/DC控制电路的输入端。
根据本发明，恒流变换器通常是非隔离DC/DC电路，可以是BUCK电路、线性调整电路或BOOST电路。多路输出恒流LED驱动器由PFC电路、隔离DC/DC变换器、后级恒流变换器三级电路构成。隔离DC/DC变换器为前述的LLC电流谐振变换器、对称或不对称半桥电路、全桥电路。
当后级恒流变换器为BUCK变换器时，隔离DC/DC变换器输出电压跟随BUCK变换器的输出电压，隔离DC/DC变换器的输出电压始终比多路BUCK变换器中输出电压最高的一路略高，使BUCK电路在每路输出能实现精确恒流控制基础上始终工作在接近100％占空比的高效率状态。PFC电路输出电压再按前述方法(图1)跟随隔离DC/DC变换器输出电压，使隔离DC/DC变换器也工作在高效率工作点，从而使多路输出恒流驱动器获得较高的整体效率。
当后级恒流变换器为线性调整电路时，隔离DC/DC变换器输出电压跟随线性调整电路，隔离DC/DC变换器的输出电压始终比多路线性调整电路中输出电压最高的一路略高，使线性调整电路在每路输出能实现精确恒流控制的基础上的功耗始终接近最小。PFC电路输出电压再按前述方法(图1)跟随隔离DC/DC变换器输出电压，使隔离DC/DC变换器也工作在高效率工作点，从而使多路输出恒流驱动器获得较高的整体效率。
当后级恒流变换器为BOOST变换器时，隔离DC/DC变换器输出电压跟随BOOST变换器，隔离DC/DC变换器的输出电压始终比多路BOOST变换器中输出电压最低的一路略低，使BOOST变换器在每路输出能实现精确恒流控制的基础上始终工作在很小占空比的高效率状态。PFC电路输出电压再按前述方法(图1)跟随隔离DC/DC变换器输出电压，使隔离DC/DC变换器也工作在高效率工作点，从而使多路输出恒流驱动器获得较高的整体效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的电路结构框图之一。
图2是本发明的电路结构框图之二。
图3本发明实现电路结构一的第一种实施方式(LLC谐振变换器)。
图4是本发明实现电路结构一的的第二种实施方式(对称半桥变换器)。
图5是本发明实现电路结构一的的第三种实施方式(不对称半桥变换器)。
图6是本发明实现电路结构一的的第四种实施方式(全桥变换器)。
图7是本发明实现电路结构二的第一种实施方式(LLC谐振变换器)。
图8是本发明实现电路结构二的第二种实施方式(LLC谐振变换器)。
具体实施例
参照图3，所述的LED电路输入端为交流输入电压Vac，连接到整流桥两端，经过整流桥整流后的直流电压Vdc。
所述的PFC主电路由电感L1，开关管S1，二极管D1，母线电容C1等组成。
Vdc正端连接到PFC主电路的电感L1的第一端，电感L1的第二端连接到开关管S1的第一端和二极管D1的阳极，Vdc负端连接到开关管S1的第二端，PFC母线电容C1并联在二极管D1的阴极和开关管S1的第二端。PFC母线输出电压为(Vbus)。
所述的PFC控制器电路输出信号控制开关管S1的第三端，实现功率因数校正功能；电阻R1和R2串联后并联在PFC母线电容C1两端；电阻R1连接电阻R2的公共端子，作为反馈信号连接到PFC控制器电路，实现对PFC母线电压(Vbus)的稳压。
所述的DC/DC变换器是由开关管S2，S3，谐振电感L2，谐振电容C2，变压器T1，输出二极管D2，D3，输出电容C3等组成的LLC谐振变换器。
PFC母线电容C1的输出正端连接到开关管S2的第一端，开关管的第二端连接到开关管S3的第一端和谐振电感L2的一端，母线电容C1的负端连接到开关管S3的第二端。谐振电感L2的另外一端连接到谐振电容C2的一端，变压器T1的原边并联到谐振电容C2的第二端与母线电容C1的负端。变压器T1的副边绕组输出分别连接到输出整流管D2，D3的阳极，二极管D2，D3的阴极连接到输出电容C3的正端，输出电容C3的负端连接到变压器中心抽头。LED负载并联在输出电容C3两端。输出电容C3两端电压(Vo)为加在LED两端的电压。LLC谐振变换器的输出提供LED所需要的恒流驱动。
所述的PFC母线控制电路由输出电压采样电路、PFC输出电压调制电路等电路组成。
所述的输出电压采样电路的输入信号来自变压器的辅助绕组经过二极管D4和电容C4的峰值保持信号，经过输出电压采样电路转换成和输出电压成比例的信号，作为PFC输出电压调制电路的输入信号。
所述的PFC输出电压调制电路由三极管Q1，电阻R3以及供电电源VCC组成。输出电压采样电路的输出信号连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接到电阻R3的一端，电阻R3的另外一端连接到供电电源VCC。三极管Q1的集电极输出信号连接到由电阻R1和R2构成的反馈信号端，通过对PFC控制器的控制，来改变PFC输出中间母线电压(Vbus)。
所述的PFC输出中间母线电压(Vbus)作为LLC谐振变换器的输入电压，可根据DC/DC变换器输出电压(Vo)来变化，因此在很宽的负载电压范围内，可工作在谐振点附近，从而减小开关频率的范围，可大大提高变换器效率。
参照图4，所述的LED电路输入端为交流输入电压Vac，连接到整流桥两端，经过整流桥整流后的直流电压Vdc。
所述的PFC主电路由电感L1，开关管S1，二极管D1，母线电容C1等组成。
Vdc正端连接到PFC主电路的电感L1的第一端，电感L1的第二端连接到开关管S1的第一端和二极管D1的阳极，Vdc负端连接到开关管S1的第二端，PFC母线电容C1并联在二极管D1的阴极和开关管S1的第二端。PFC母线输出电压为(Vbus)。
所述的PFC控制器电路输出信号控制开关管S1的第三端，实现功率因数校正功能；电阻R1和R2串联后并联在PFC母线电容C1两端；电阻R1连接电阻R2的公共端子，作为反馈信号连接到PFC控制器电路，实现PFC母线电压(Vbus)的稳压。
所述的DC/DC变换器是由开关管S2，S3，隔直电容C2，变压器T1，输出二极管D2，D3，输出电感L2，输出电容C3等组成的不对称半桥变换器。
PFC母线电容C1的输出正端连接到开关管S2的第一端，开关管的第二端连接到开关管S3的第一端和隔直电容C2的一端，母线电容C1的负端连接到开关管S3的第二端。变压器T1的原边并联到隔直电容C2的第二端与母线电容C1的负端。变压器T1的副边绕组输出分别连接到输出整流管D2，D3的阳极，二极管D2，D3的阴极连接到输出电感L2的第一端，输出电感L2的第二端连接到输出电容C3的正端，输出电容C3的负端连接到变压器中心抽头。LED负载并联在输出电容C3两端。输出电容C3两端电压(Vo)为加在LED两端的电压。
所述的PFC母线控制电路由输出电压采样电路、PFC输出电压调制电路等电路组成。
所述的输出电压采样电路的输入信号来自变压器的辅助绕组经过D4和C4的峰值保持信号，经过输出电压采样电路转换成和输出电压成比例的信号，作为PFC输出电压调制电路的输入信号。
所述的PFC输出电压调制电路由三极管Q1，电阻R3以及供电电源VCC组成。输出电压采样电路连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接到电阻R3的一端，电阻R3的另外一端连接到供电电源VCC。三极管Q1的集电极输出信号连接到由电阻R1和R2构成的反馈信号端，通过对PFC控制器的控制，来改变PFC输出中间母线电压(Vbus)。
所述的PFC输出中间母线电压(Vbus)作为不对称半桥变换器的输入电压，可根据DC/DC变换器输出电压(Vo)来变化，因此在很宽的负载电压范围内，可工作在满占空比(50％)附近，从而减小占空比的范围，可大大提高变换器效率。
参照图5，所述的LED电路输入端为交流输入电压Vac，连接到整流桥两端，经过整流桥整流后的直流电压Vdc。
所述的PFC主电路由电感L1，开关管S1，二极管D1，母线电容C1等组成。
Vdc正端连接到PFC主电路的电感L1的第一端，电感L1的第二端连接到开关管S1的第一端和二极管D1的阳极，Vdc负端连接到开关管S1的第二端，PFC母线电容C1并联在二极管D1的阴极和开关管S1的第二端。PFC母线输出电压为(Vbus)。
所述的PFC控制器电路输出信号控制开关管S1的第三端，实现功率因数校正功能；电阻R1和R2串联后并联在PFC母线电容C1两端；电阻R1连接电阻R2的公共端子，作为反馈信号连接到PFC控制器电路，实现PFC母线电压(Vbus)的稳压。
所述的DC/DC变换器是由开关管S2，S3，电容C2，C4，变压器T1，输出二极管D2，D3，输出电感L2，输出电容C3等组成的对称半桥变换器。
PFC母线电容C1的输出正端连接到开关管S2的第一端和电容C2的第一端，开关管S2的第二端连接到开关管S3的第一端，命名为中点A，电容C2的第二端连接到电容C4的第一端，命名为中点B，母线电容C1的负端连接到开关管S3的第二端和电容C4的第二端。变压器T1的原边并联到中点A和B之间。变压器T1的副边绕组输出分别连接到输出整流管D2，D3的阳极，二极管D2，D3的阴极连接到输出电感L2的第一端，输出电感L2的第二端连接到输出电容C3的正端，输出电容C3的负端连接到变压器中心抽头。LED负载并联在输出电容C3两端。输出电容C3两端电压(Vo)为加在LED两端的电压。
所述的PFC母线控制电路由输出电压采样电路、PFC输出电压调制电路等电路组成。
所述的输出电压采样电路的输入信号来自变压器的辅助绕组经过D4和C4的峰值保持信号，经过输出电压采样电路转换成和输出电压成比例的信号，作为PFC输出电压调制电路的输入信号。
所述的PFC输出电压调制电路由三极管Q1，电阻R3以及供电电源VCC组成。输出电压采样电路连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接到电阻R3的一端，电阻R3的另外一端连接到供电电源VCC。三极管Q1的集电极输出信号连接到由电阻R1和R2构成的反馈信号端，通过对PFC控制器的控制，来改变PFC输出中间母线电压(Vbus)。
所述的PFC输出中间母线电压(Vbus)作为对称半桥变换器的输入电压，可根据DC/DC变换器输出电压(Vo)来变化，因此在很宽的负载电压范围内，可工作在满占空比(50％)附近，从而减小占空比的范围，可大大提高变换器效率。
参照图6，所述的LED电路输入端为交流输入电压Vac，连接到整流桥两端，经过整流桥整流后的直流电压Vdc。
所述的PFC主电路由电感L1，开关管S1，二极管D1，母线电容C1等组成。
Vdc正端连接到PFC主电路的电感L1的第一端，电感L1的第二端连接到开关管S1的第一端和二极管D1的阳极，Vdc负端连接到开关管S1的第二端，PFC母线电容C1并联在二极管D1的阴极和开关管S1的第二端。PFC母线输出电压为(Vbus)。
所述的PFC控制器电路输出信号控制开关管S1的第三端，实现功率因数校正功能；电阻R1和R2串联后并联在PFC母线电容C1两端；电阻R1连接电阻R2的公共端子，作为反馈信号连接到PFC控制器电路，实现PFC母线电压(Vbus)的稳压。
所述的DC/DC变换器是由开关管S2，S3，S4，S5，变压器T1，输出二极管D2，D3，输出电容C3等组成的全桥变换器。
PFC母线电容C1的输出正端连接到开关管S2的第一端和开关管S4的第一端，开关管S2的第二端连接到开关管S3的第一端，命名为中点A，开关管S4的第二端连接到开关管S5的第一端，命名为中点B，母线电容C1的负端连接到开关管S3的第二端和开关管S5的第二端。变压器T1的原边并联到中点A和B之间。变压器T1的副边绕组输出分别连接到输出整流管D2，D3的阳极，二极管D2，D3的阴极连接到输出电感L2的第一端，输出电感L2的第二端连接到输出电容C3的正端，输出电容C3的负端连接到变压器中心抽头。LED负载并联在输出电容C3两端。输出电容C3两端电压(Vo)为加在LED两端的电压。
所述的PFC母线控制电路由输出电压采样电路、PFC输出电压调制电路等电路组成。
所述的输出电压采样电路的输入信号来自变压器的辅助绕组经过D4和C4的峰值保持信号，经过输出电压采样电路转换成和输出电压成比例的信号，作为PFC输出电压调制电路的输入信号。
所述的PFC输出电压调制电路由三极管Q1，电阻R3以及供电电源VCC组成。输出电压采样电路连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接到电阻R3的一端，电阻R3的另外一端连接到供电电源VCC。三极管Q1的集电极输出信号连接到由电阻R1和R2构成的反馈信号端，通过对PFC控制器的控制，来改变PFC输出中间母线电压(Vbus)。
所述的PFC输出中间母线电压(Vbus)作为全桥变换器的输入电压，可根据DC/DC变换器输出电压(Vo)来变化，因此在很宽的负载电压范围内，可工作在满占空比(50％)附近，从而减小占空比的范围，可大大提高变换器效率。
参照图7，所述的LED电路输入端为交流输入电压Vac，连接到整流桥两端，经过整流桥整流后的直流电压Vdc。
所述的PFC主电路由电感L1，开关管S1，二极管D1，母线电容C1等组成。
Vdc正端连接到PFC主电路的电感L1的第一端，电感L1的第二端连接到开关管S1的第一端和二极管D1的阳极，Vdc负端连接到开关管S1的第二端，PFC母线电容C1并联在二极管D1的阴极和开关管S1的第二端。PFC母线输出电压为(Vbus)。
所述的PFC控制器电路输出信号控制开关管S1的第三端，实现功率因数校正功能；电阻R1和R2串联后并联在PFC母线电容C1两端；电阻R1连接电阻R2的公共端子，作为反馈信号连接到PFC控制器电路，实现对PFC母线电压(Vbus)的稳压。
所述的DC/DC变换器是由开关管S2，S3，谐振电感L2，谐振电容C2，变压器T1，输出二极管D2，D3，输出电容C3等组成的LLC谐振变换器。
PFC母线电容C1的输出正端连接到开关管S2的第一端，开关管S2的第二端连接到开关管S3的第一端和谐振电感L2的一端，母线电容C1的负端连接到开关管S3的第二端。谐振电感L2的另外一端连接到谐振电容C2的一端，变压器T1的原边并联到谐振电容C2的第二端与母线电容C1的负端。变压器T1的副边绕组输出分别连接到输出整流管D2，D3的阳极，二极管D2，D3的阴极连接到输出电容C3的正端，输出电容C3的负端连接到变压器中心抽头。输出电容C3两端电压(VoA)为DC/DC变换器输出电压。
所述的PFC母线控制电路由输出电压采样电路、PFC输出电压调制电路等电路组成。
所述的输出电压采样电路的输入信号来自变压器的辅助绕组经过D4和C4的峰值保持信号，经过输出电压采样电路转换成和输出电压成比例的信号，作为PFC输出电压调制电路的输入信号。
所述的PFC输出电压调制电路由三极管Q1，电阻R3以及供电电源VCC组成。输出电压采样电路连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接到电阻R3的一端，电阻R3的另外一端连接到供电电源VCC。三极管Q1的集电极输出信号连接到由电阻R1和R2构成的反馈信号端，通过对PFC控制器的控制，来改变PFC输出中间母线电压(Vbus)。
所述的PFC输出中间母线电压(Vbus)作为LLC谐振变换器的输入电压，可根据DC/DC变换器输出电压(VoA)来变化，因此在很宽的负载电压范围内，可工作在谐振点附近，从而减小开关频率的范围，可大大提高DC/DC变换器效率。
所述的隔离DC/DC变换器的输出电压(VoA)作为后级恒流变换器的输入电压，后级恒流变换器是由多个Buck电路(如电路Buck_1到Buck_n)组成，每个Buck电路提供一路LED的恒流驱动。为描述方便，以电路Buck_1为例说明，其余BUCK电路结构相同。Buck电路由开关管So1，二极管Do1，电感Lo1以及LED负载组成；隔离DC/DC变换器的输出电容C3的正端连接到二极管Do1的阴极，二极管Do1的阳极连接到开关管So1的第一端，开关管So1的第二端连接到输出电容C3的负端，二极管Do1的阳极连接到Lo1的第一端，LED灯并联到二极管Do1的阴极和Lo1的第二端之间。LED负载由多个LED组成。电路Buck_1到Buck_n的输出电压分别为Vo1，...Von。
所述的输出电压采样电路由二极管Da1，......Dan，电阻R4组成。输出电压负端电压Vo1-，......Von-分别连接到二极管Da1，......Dan的阴极，Da1，......Dan的阳极连接到电阻R4的第一端，电阻R4的第二端连接到DC/DC输出电压控制电路的输入端。DC/DC输出电压控制电路由运放IC1，电阻R5，电阻R6，电容C4，电阻R7，电阻R8，电阻R9，三极管Q2组成。电阻R4第二端连接到运放IC1的反向端和电容C4的第一端，电容C4的第二端连接到电阻R5的第一端，电阻R5的第二端连接到运放IC1的输出端，运放IC1的同向端为电压参考信号Vref，运放IC1输出连接到电阻R7的第一端，电阻R7的第二端连接到电阻R8的第一端和三极管Q2的基极，电阻R8的第二端连接到Q2的发射极，并连接到输出地端。三极管Q2的集电极连接到电阻R9的第一端，R9的第二端连接到DC/DC控制电路的反馈电路(由分压电阻R10和电阻R11构成的分压器)的中点。
所述的输出电压采样电路对输出电压负端电压Vo1-，......Von-最低(即输出电压Vo1，......Von最高电压)的一路和参考信号Vref比较，经过运放IC1，电阻R5，R6，以及电容C4的调节，控制三极管Q2导通状态，改变DC/DC控制电路的反馈信号，从而改变隔离DC/DC变换器的输出电压。这样，可实现DC/DC变换器的输出电压始终比多路BUCK(Buck_1到Buck_n)变换器中输出电压最高的一路略高，使BUCK电路在每路输出能实现精确恒流控制基础上始终工作在接近100％占空比的状态，从而提高后级恒流变换器的工作效率。
参照图8，所述的LED电路输入端为交流输入电压Vac，连接到整流桥两端，经过整流桥整流后的直流电压Vdc。
所述的PFC主电路由电感L1，开关管S1，二极管D1，母线电容C1等组成。
Vdc正端连接到PFC主电路的电感L1的第一端，电感L1的第二端连接到开关管S1的第一端和二极管D1的阳极，Vdc负端连接到开关管S1的第二端，PFC母线电容C1并联在二极管D1的阴极和开关管S1的第二端。PFC母线输出电压为(Vbus)。
所述的PFC控制器电路输出信号控制开关管S1的第三端，实现功率因数校正功能；电阻R1和R2串联后并联在PFC母线电容C1两端；电阻R1连接电阻R2的公共端子，作为反馈信号连接到PFC控制器电路，实现对PFC母线电压(Vbus)的稳压。
所述的DC/DC变换器是由开关管S2，S3，谐振电感L2，谐振电容C2，变压器T1，输出二极管D2，D3，输出电容C3等组成的LLC谐振变换器。
PFC母线电容C1的输出正端连接到开关管S2的第一端，开关管S2的第二端连接到开关管S3的第一端和谐振电感L2的一端，母线电容C1的负端连接到开关管S3的第二端。谐振电感L2的另外一端连接到谐振电容C2的一端，变压器T1的原边并联到谐振电容C2的第二端与母线电容C1的负端。变压器T1的副边绕组输出分别连接到输出整流管D2，D3的阳极，二极管D2，D3的阴极连接到输出电容C3的正端，输出电容C3的负端连接到变压器中心抽头。输出电容C3两端电压(VoA)为DC/DC变换器输出电压。
所述的PFC母线控制电路由输出电压采样电路、PFC输出电压调制电路等电路组成。
所述的输出电压采样电路的输入信号来自变压器的辅助绕组经过D4和C4的峰值保持信号，经过输出电压采样电路转换成和输出电压成比例的信号，作为PFC输出电压调制电路的输入信号。
所述的PFC输出电压调制电路由三极管Q1，电阻R3以及供电电源VCC组成。输出电压采样电路连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接到电阻R3的一端，电阻R3的另外一端连接到供电电源VCC。三极管Q1的集电极输出信号连接到由电阻R1和R2构成的反馈信号端，通过对PFC控制器的控制，来改变PFC输出中间母线电压(Vbus)。
所述的PFC输出中间母线电压(Vbus)作为LLC谐振变换器的输入电压，可根据DC/DC变换器输出电压(VoA)来变化，因此在很宽的负载电压范围内，可工作在谐振点附近，从而减小开关频率的范围，可大大提高DC/DC变换器效率。
所述的隔离DC/DC变换器的输出电压(VoA)作为后级恒流变换器的输入电压，后级恒流变换器是由多个线性调整电路(如线性调整电路1到线性调整电路n)组成，每个线性调整电路提供一路LED的恒流驱动。为描述方便，以线性调整电路1为例说明，其余电路结构相同。线性调整电路1由开关管So1，驱动控制电路1以及LED负载组成；隔离DC/DC变换器的输出电容C3的负端连接开关管So1的第二端，LED灯并联到输出电容C3的正端和开关管So1的第一端之间。负载电流的采样信号连接到驱动控制电路1的输入端，经过驱动控制电路1，输出端连接到线性调整电路1的开关管So1的第三端，实现对负载电流的恒流控制。LED负载由多个LED组成。线性调整电路1到线性调整电路n的输出电压分别为Vo1，...Von。
所述的输出电压采样电路由二极管Da1，......Dan，电阻R4组成。输出电压负端电压Vo1-，......Von-分别连接到二极管Da1，......Dan的阴极，Da1，......Dan的阳极连接到电阻R4的第一端，电阻R4的第二端连接到DC/DC输出电压控制电路的输入端。DC/DC输出电压控制电路由运放IC1，电阻R5，电阻R6，电容C4，电阻R7，电阻R8，电阻R9，三极管Q2组成。电阻R4第二端连接到运放IC1的反向端和电容C4的第一端，电容C4的第二端连接到电阻R5的第一端，电阻R5的第二端连接到运放IC1的输出端，运放IC1的同向端为电压参考信号Vref，运放IC1输出连接到电阻R7的第一端，电阻R7的第二端连接到电阻R8的第一端和三极管Q2的基极，电阻R8的第二端连接到Q2的发射极，并连接到输出地端。三极管Q2的集电极连接到电阻R9的第一端，R9的第二端连接到DC/DC控制电路的反馈电路(由分压电阻R10和电阻R11构成的分压器)的中点。
所述的输出电压采样电路对输出电压负端电压Vo1-，......Von-最低(即输出电压Vo1，......Von最高电压)的一路和参考信号Vref比较，经过运放IC1，电阻R5，R6，以及电容C4的调节，控制三极管Q2导通状态，改变DC/DC控制电路的反馈信号，从而改变隔离DC/DC变换器的输出电压。这样，可实现DC/DC变换器的输出电压始终比多路线性调整电路(线性调整电路1到线性调整电路n)中输出电压最高的一路略高，使线性调整电路在每路输出能实现精确恒流控制基础上始终工作在导通压降较低的状态，从而提高后级恒流变换器的工作效率。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种高效率恒流LED驱动器，包括整流桥、PFC主电路、隔离DC/DC变换器、PFC控制器和PFC母线控制电路，其特征在于：
所述的整流桥将交流输入电压(Vac)整流后输出整流电压(Vdc)给PFC主电路；
所述的PFC主电路接受整流桥输出的整流电压(Vdc)，以及来自PFC控制器的反馈电压，经功率因数校正后向隔离DC/DC变换器输出直流电压(Vbus)；
所述的隔离DC/DC变换器接收来自PFC主电路的直流电压(Vbus)，经DC/DC变换后向LED负载输出输出电压(Vo)，并且提供LED负载所需要的恒流控制；
所述的PFC控制器接收来自PFC母线控制电路的控制信号，向PFC主电路输出反馈信号；
所述的PFC母线控制电路对隔离DC/DC变换器输出电压(Vo)或输出电压的等效电压进行采样，输出控制信号控制PFC控制器的输出反馈电压；实现PFC输出中间母线电压(Vbus)随输出电压(Vo)而变化。
2、如权利要求1所述的高效率恒流LED驱动器，其特征在于所述的PFC母线控制电路包括输出电压采样电路、PFC输出电压调制电路，所述的输出电压采样电路的输入信号来自隔离DC/DC变换器中的变压器T1的辅助绕组经过二极管D4和电容C4的峰值保持信号，由输出电压采样电路转换成和输出电压(Vo)成比例的信号，作为PFC输出电压调制电路的输入信号，PFC输出电压调制电路的输出端接PFC控制器的输入端。
3、如权利要求2所述的高效率恒流LED驱动器，其特征在于所述的PFC主电路包括电感L1、开关管S1、二极管D1和母线电容C1，整流电压(Vdc)正端连接到电感L1的第一端，电感L1的第二端连接到开关管S1的第一端和二极管D1的阳极，整流电压(Vdc)负端连接到开关管S1的第二端，母线电容C1并联在二极管D1的阴极和开关管S1的第二端；所述的PFC控制器的输出端接控制开关管S1的第三端；母线电容C1两端并联一个由电阻R1和R2串联的电路，电阻R1连接电阻R2的公共端子，作为反馈信号连接到PFC控制器的输入端和PFC输出电压调制电路的输出端。
4、如权利要求3所述的高效率恒流LED驱动器，其特征在于所述的PFC输出电压调制电路包括三极管Q1、电阻R3以及供电电源VCC，输出电压采样电路的输出端连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接到电阻R3的一端，电阻R3的另外一端连接到供电电源VCC；三极管Q1的集电极输出信号连接到电阻R1和R2的公共端。
5、如权利要求1-4任何一项所述的高效率恒流LED驱动器，其特征在于所述的隔离DC/DC变换器是LLC谐振变换电路，或者是对称、不对称半桥电路或全桥电路。
6、一种高效率恒流LED驱动器，包括整流桥、PFC主电路、隔离DC/DC变换器、PFC控制器、PFC母线控制电路、一路或多路恒流变换器、输出电压采样电路、DC/DC输出电压控制电路、DC/DC控制电路，其特征在于：
所述的整流桥将交流输入电压(Vac)整流后输出整流电压(Vdc)给PFC主电路；
所述的PFC主电路接受整流桥输出的整流电压(Vdc)，以及来自PFC控制器的反馈电压，经功率因数校正后向隔离DC/DC变换器输出直流电压(Vbus)；
所述的隔离DC/DC变换器接收来自PFC主电路的直流电压(Vbus)和DC/DC控制电路的输出信号，经DC/DC变换后向LED负载输出输出电压(Vo)，同时向DC/DC控制电路输出电压反馈信号；
所述的PFC控制器接收来自PFC母线控制电路的控制信号，向PFC主电路输出反馈信号；
所述的PFC母线控制电路对隔离DC/DC变换器输出电压(Vo)或输出电压的等效电压进行采样，输出控制信号控制PFC控制器的输出反馈电压；
所述的一路或多路恒流变换器的输入端接隔离DC/DC变换器，输出端向LED负载输出输出电压(Vo1，Vo2，.....，Von)，同时接输出电压采样电路的输入端；输出电压采样电路的输出端连接到DC/DC输出电压控制电路的输入端；DC/DC输出电压控制电路的输出端连接到DC/DC控制电路的输入端。
7、如权利要求6所述的高效率恒流LED驱动器，其特征在于所述的恒流变换器是非隔离DC/DC电路、BUCK电路、线性调整电路或BOOST电路。
8、如权利要求6所述的高效率恒流LED驱动器，其特征在于所述的输出电压采样电路包括二极管Da1，......，Dan和电阻R4；输出电压负端电压Vo1-，......Von-分别连接到二极管Da1，......，Dan的阴极，Da1，......，Dan的阳极连接到电阻R4的第一端，电阻R4的第二端连接到DC/DC输出电压控制电路的输入端。
9、如权利要求8所述的高效率恒流LED驱动器，其特征在于所述的DC/DC输出电压控制电路包括运放IC1，电阻R5，电阻R6，电容C4，电阻R7，电阻R8，电阻R9和三极管Q2；电阻R4第二端连接到运放IC1的反向端和电容C4的第一端，电容C4的第二端连接到电阻R5的第一端，电阻R5的第二端连接到运放IC1的输出端，运放IC1的同向端为电压参考信号Vref，运放IC1输出连接到电阻R7的第一端，电阻R7的第二端连接到电阻R8的第一端和三极管Q2的基极，电阻R8的第二端连接到Q2的发射极，并连接到输出地端；三极管Q2的集电极连接到电阻R9的第一端，R9的第二端连接到DC/DC控制电路的反馈电路的反馈信号端。
10、如权利要求8所述的高效率恒流LED驱动器，其特征在于所述的DC/DC控制电路的反馈电路是由分压电阻R10和电阻R11构成的分压器，所述的分压器并联在隔离DC/DC变换器的输出端，所述的反馈信号端为分压电阻R10和电阻R11的公共端。
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