[发明专利]单开关多路倍流输出变换器电路

说明书

本发明公开了一种单开关多路倍流输出变换器电路，基于电容充放电平衡原理，提出了一种全新的单开关谐振式倍流输出变换器，所述多路倍流输出变换器的等效电流源输出端连接倍流模块输入端，倍流模块输出端连接各路输出负载R_i，i＝1,2…n，各输出负载R_i，i＝1,2…n，并联有输出滤波电容C_o[i]，i＝1,2…n，输出负载R_i，i＝1,2…n，另一端连接等效电流源另一端,倍流模块由谐振电容和续流二极管组成，可以满足各输出支路的电流成倍比关系，扩宽了电容充放电平衡原理在调色或混色LED照明领域的应用；本发明只采用一个有源开关对电路进行控制，具有体积小、控制简单，成本低的特点。

技术领域

本发明涉及电流输出变换器领域，特别是一种单开关多路倍流输出变换器电路。

背景技术

发光二极管(LED)以其光效高、色域宽、寿命长、体积小等优点，被广泛应用于替代传统的冷阴极荧光灯和白炽灯。随着智能调色LED照明的快速发展，例如RGB照明、冷暖色温调光等，多路恒流输出LED驱动器也受到社会的青睐。

LED多路恒流技术主要分为两大类：多路有源恒流技术和多路无源恒流技术。多路有源恒流技术使用开关管等有源器件以及控制电路组成电流调节器。多路有源恒流技术通常分为线性模式恒流和开关模式恒流。线性模式恒流技术设计简单，其相当于一个有源电阻，且始终有电流流过，因此功率损耗大、效率低，只能适用于低功耗场合。开关模式恒流技术利用DC/DC转换器来调节每个LED串的电流，能精准控制每一路输出电流，具有效率高的优点。但使用的元件多，控制复杂，成本高。

多路无源恒流方法较多路有源恒流方法在电路拓扑和控制上都更为简单。主要使用电阻、耦合电感、电容等无源器件来实现各路输出电流的均衡。采用电阻恒流最为简单，但该方法会产生很大的功率损耗。采用电感耦合多路恒流的方法也较为简单，但电感值和耦合系数等的偏差都会影响恒流的精度。同时随着LED数量的增加，耦合电感的数量也会增加，增加了电路的复杂性和设计的难度。基于电容充放电平衡原理的多路无源恒流技术具有功率密度高、成本低等的优点，是目前研究较多的多路无源恒流措施。

传统调色或混色LED照明的应用大都采用多路有源恒流技术实现，需要多个有源开关管，电路体积大，控制复杂。现有的基于电容充放电平衡原理的多路无源恒流技术的LED驱动电路只能实现各支路均流输出，限制了电容充放电平衡原理在调色或混色LED照明的实际应用。

此前有利用电容的电荷平衡原理实现多路LED均流输出的技术方案。图1为一种单开关高效率三路谐振式LED背光驱动电路的拓扑图及其控制回路。该电路功率回路前级由直流源V_in，主电感L_m以及功率开关管S₁组成，等效为一个交流输入电源。功率回路第二级是由谐振电容C_r1、C_r2，谐振电感L_r1以及续流二极管D₁、D₂、D₃构成的三路输出结构。C₁、C₂、C₃为输出滤波电容，吸收输出电流纹波，为LED提供恒定电流。其控制回路由驱动电路，比较器，误差放大器，调光控制等部分组成，采用电压控制模式来控制i_o1的大小，i_o1被控制为V_ref/R_s。可以通过调节V_ref的大小实现脉冲宽度调光和模拟调光功能。根据电容的充放电电荷平衡原理，谐振电容C_r[i](i＝1,2)可以实现三路输出LED串的自动均流。在一个开关周期内，谐振电感L_r1与谐振电容发生串联谐振。

表1不同模拟调光比下的输出电流和输出电压值