[实用新型]一种用于大功率LED光源的驱动电路

说明书

技术领域

    本实用新型涉及光源驱动技术领域，尤其涉及一种用于大功率LED光源的驱动电路。

背景技术

    现在，LED技术已经作为取代效率低下的白炽灯和荧光灯的新技术而逐渐推广开来。在一般的LED照明应用中，高功率LED照明 (>100W) 与传统照明如高压钠灯和CFL节能灯相比，在节能和寿命方面显现出巨大的优势。对于大功率的专业LED照明市场定位主要为道路照明和其他的商业照明。

    对于每一个LED灯珠来说，如果要达到同样的亮度，其中所施加的驱动电流应该恒定，能够不受驱动系统其他因数的影响。通常，对于功率规格大于65瓦的电源， LED 阵列会有几组LED串并联而成。同时，每组LED串必须工作在恒流状态，而且每组LED的电流应该尽可能一致以保证同样的系统亮度。另外, 电源系统应能够保证输入电流和供电系统同相位，这样就必须增加PFC（功率因数校正）电路, 以减少电流谐波和提高功率因数。

除掉上面提到的几点，对于大功率LED照明，效率和可靠性也是非常关键的指标。高效率不仅是为了节能的要求，同时对于电源转换器本身也是至关重要。因为对于LED照明供电系统，热处理也是一个大问题，如果电源效率高，将会导致整个系统的温升低，从而提高系统的可靠性和热性能。

附图 1 示出了一款典型的大功率LED驱动电源拓扑方案，是传统的3段拓扑，包含PFC功率因素校正电路（PFC Control），隔离PWM（LLC Control 以及非隔离的DC/DC（Buck Control）转换。此构架中，PFC电路把输入电流整形成正弦波。工程中，这部分电路一般用升压线路来实现，因为其电路简单以及优异的性能表现。在输入电压范围为85V到264V的应用中，PFC部分的输出直流母线要大于输入电压的峰值电压。一般会选择380VDC 到400VDC 之间。由于PFC部分的输出电压太高并且是非隔离的，那么就要通过一个变压器隔离的直流转直流转换器（DC/DC），半桥LLC转换因为其高效率和优异的EMI性能（抗电磁干扰性能）而被广泛使用。DC/DC部分产生一个相对合适的电压去驱动LED串。具体输出电压值取决于LED的数量和后面所接的恒流控制系统类型，一般为低于60伏的标准安全电。每组LED串会有一个独立的电流控制器去调节输出电流。大多数高亮度的LED灯珠，电流规格一般在350mA到750Ma，每段的最优化效率大致如下：PFC段97%、隔离PWM段96%、非隔离DC/DC段95%。因此整个系统的效率最大只能是大约88%。当然，有很多方法还是能够提高效率，譬如在隔离PWM段或者DC/DC段使用同步整流控制等等，但是成本将大幅上升。因而传统结构存在以下缺陷： 

        1、成本高：由图1可知，每一个LED串上都有DC/DC转换器，结果就是因为使用很多控制器和电感、电容使得成本很高；

    2、可靠性差：由于需要很多外部器件，这会大大降低系统的可靠性；

    3、抗电磁干扰性差：由于多个LED驱动器会额外产生高频开关干扰，这会影响传导和辐射EMI干扰的测试结果。那么必然的结果就是在每个开关节点上使用RC吸收网络，输出端增加滤波器，DC/DC段使用同步整流等等，这样才能满足EMI的标准，这无疑会增加成本和降低可靠性。

发明内容

针对现有大功率LED光源存在成本高、可靠性差、电磁干扰大的缺陷，本实用新型提供一种低成本、高效率、可靠性高、电磁干扰低的用于大功率LED光源的驱动电路。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下的技术方案：

    一种用于大功率LED光源的驱动电路，包括PFC电路，还包括多串变压器LLC转换电路，所述的多串变压器LLC转换电路与PFC电路连接，用于对LED阵列的恒流驱动。新驱动电路和传统LED照明电源驱动电路相比有以下关键特征：

高效：因为只有PFC电路和LLC半桥，通过多串变压器LLC转换电路的具体设计，预估的系统效率会高于91%。

低成本：和传统方案相比，新方案只有两段，输出段不再有许多DC/DC转换器，元器件大幅降低，带来成本的下降。

高可靠性：由于LED照明系统可靠性一般由热管理、电气驱动、故障检测和系统保护以及元器件数量决定。新方案因为使用的元器件数量大幅下降，同时效率提高，系统可靠性会得到大幅提升。