[发明专利]一种高光效可独立调光的LED均流电路

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种LED均流电路，尤其是一种高光效可独立调光的LED均流电路。

背景技术

LED光源具有光效高和寿命长的特点，因此被广泛应用在家用、商业和工业等领域。目前市场上大部分LED光源的单片封装功率为1~3W，这是由于大功率的单片封装难以解决其散热问题。因此，在大部分照明场合，如液晶背光源，街灯及普通照明等，需要同时使用多个LED光源才能满足照明强度要求，并且多个LED光源同时工作时，必须满足亮度均匀。而LED的输出光频谱、发光效率与LED的驱动电流直接相关，为满足亮度均匀要求，需保证流过每只LED的电流相等。最简单的方法是将多个LED灯串联连接，但串联连接的可靠性低，当任意一灯损坏时，整个LED支路无法工作，且串联个数有限，LED支路电压通常为几十伏，不超过安全电压限值。因此，大部分LED照明采用LED串并联相结合的方式。

LED是半导体器件，其伏安特性符合指数关系，即电压的微小变化会造成电流的显著变化。LED导通电压除了受驱动电流影响，还受工作温度、时间及个体差异的影响。当多个LED支路并联于同一电压源时，由于导通电压存在差异，每个LED支路中的电流并不完全相等，电流大的支路的LED灯易发生光衰、老化加速甚至熄灭，降低了LED灯的寿命和可靠性。

发明内容

为解决上述问题提高LED灯的发光效率，本发明设计了一种高光效可独立调光的LED均流电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

高光效可独立调光的LED均流电路提出一种最小导通电流幅值反馈的PWM均流策略，在脉宽调制(pulsewidthmodulation，PWM)均流的基础上，通过最小电流幅值反馈，调整LED支路供电电压的大小，使得LED并联支路中存在至少一条支路的均流占空比为1，其他支路的占空比尽可能大，提高LED光源的发光效率。另外，此电路在不增加额外电路和控制的基础上，可同时精确调光。

所述PWM均流的核心思想是通过调节每条支路的占空比使得其平均电流相等。N条LED支路并联连接于同一电压源UO，UO由LED驱动电路提供，每条LED支路的电流为i1,2..N ，每条支路串联连接一只均流开关管Q1,2..N ，Q1,2..N 导通时的电流大小分别为I1,2..N 。

所述最小导通电流幅值反馈的功率控制策略采用最小导通电流反馈控制的PWM均流电路的功率控制。每条支路连接均流开关管Q1,2..N 和一个采样电阻RS，uG1,2..N 驱动Q1,2..N ，LED支路电流经过RS采样后，通过运算放大器放大k倍，得到的瞬时电流信号ui1,2..N 。u i1,2..N 经过峰值电流检测电路，得到各自的最小导通电流u P1,2..N 。

所述LED主功率电路控制采用导通电流反馈，而PWM均流控制的是平均电流，因此每条LED支路需要单独的平均电流反馈控制环路，采样后的瞬时电流信号u i1、u i2,¼,uiN ，经过R f和C f构成的低通滤波器，将其PWM信号滤成平均量u avgi1,2..N ，然后与均流基准信号U iSHARE1,2..N 构成均流电流环，调制生成不同占空比的驱动信号u G1,2..N，驱动均流开关管Q1,2..N 。对于低通滤波器来说，R f和C f需满足频率要求，即

式中fSHARE为均流开关管的开关频率。fSHARE与主功率电路的开关频率无关，均流环和功率环独立控制，保证了系统具有高的可靠性和稳定性。fSHARE越大，均流环路响度速度越快，但增大了均流开关管Q1,2..N 的开关损耗，因此，在实际设计中，应折中选择合适的fSHARE。

所述LED调光控制在满载均流电流为ILED要求下，功率环控制仍然采用最小导通电流反馈控制，调整UO，使得各条支路满载时均流，且LED发光效率高。但均流环的基准信号需要根据调光要求来调整，假设调光要求分别为IDIM1,2..N ，主功率电流环基准和均流环基准需分别满足