一种高精度高效率多路恒流控制的LED驱动电源的制作方法

本技术涉及led驱动领域，具体来说，涉及一种高精度高效率多路恒流控制的led驱动电源。

背景技术：

1、解决能源紧缺问题迫在眉睫，节能降耗已经成为全球普遍关注的话题。据一项国际能源机构报告调查指出，世界总电能的20％被照明领域所消耗。为此，为降低照明领域的损耗，急需采用高效可靠的电光源。发光二极管被称为第四代照明光源，其作为新型的发光器件，具有体积小、效率高、寿命长、节能等显著优点，成为了新一代的电光源。

2、据不完全统计，led照明设备的故障大部分是由于led驱动电源故障造成，因此研究高效率、稳定可靠的led驱动器变得尤为重要。led照明电源不单单需实现恒定的输出电流，还需具备功率因数校正功能来满足相关谐波限制标准。因此，有效利用pfc技术实现高功率因数、高效率、低成本的led驱动电源具有重要研究意义。

3、led驱动电源交流供电的方式一般为220v的市电输入电压，而非隔离型拓扑结构存在安全问题，并且存在输入与输出的传输比不能太大的限制，因此要考虑隔离型的apfc来弥补这些不足，其基本结构包括forward和flyback变换器。forward变换器的结构，通常可以看作是buck降压变换器拓扑演变过来的，同样具有降压的功能。与forward变换器相比，flyback变换器的结构更为简单，所需元器件更少，既能升压输出也能降压输出，并且输出电压和输入电压的变比可调范围更大，更能满足高压输入低压输出的要求，因此，flyback apfc广泛应用于交流转直流的变换器中。

4、由于现阶段的封装技术和散热的限制，单个led的光通量并不能满足日益增长的照明需求，必须并联多串led。而多串led并联势必会出现各led串之间的均流问题。为了实现稳定可靠的led色温调节和调光调色，传统的两级级联式双路输出电源系统采用两级相互独立的变换器级联构成，前级pfc变换器实现输入电流整形，并给两个后级dc-dc变换器提供相对稳定的直流电压，各个输出支路的恒流或者恒压控制由后级dc-dc变换器实现。传统两级级联双路输出电源系统的能量经过了两级传递，且至少需要使用三个控制器和三个电感或变压器，整个系统的成本高、体积大、功率密度低、控制复杂。

5、因此，针对led照明场景，设计低成本、高效率的多路恒流输出led驱动器来实现精确的色彩控制和调光控制具有明确的市场需求。

6、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对上述提到的问题，本实用新型提出一种高精度高效率多路恒流控制的led驱动电源，该电源输入输出电感工作在断续模式的条件下、通过电感分时复用技术，仅需要一个控制器能同时实现功率因数校正功能和多路输出电流的独立调节，并可将其应用于led调光调色的场合，实现稳定可靠的调光调色功能。另外，该电源的两路输出均带有输出过压过流保护功能，具有较高的安全性。

3、(二)技术方案

4、为了实现上述规划的功能，本电源基本构成包含以下电路：采用多路恒流输出单极cuk pfc电路、单电压环控制电路，并在此基础上加入了一些必要的硬件电路。具体电路包含如下部分：

5、一种高精度高效率多路恒流控制的led驱动电源，包括交流电源ac，交流电源ac的vin+端通过导线分别连接有继电器、辅助电源电路，且交流电源ac的vin+端通过导线单向与辅助电源电路连接，交流电ac的vin-端与继电器的vbus+端通过导线连接有多路恒流输出单极cukpfc电路，且多路恒流输出单极cukpfc电路通过导线连接有移位控制电路；

6、多路恒流输出单极cukpfc电路通过多个导线连接有保护电路，且保护电路通过导线单向与继电器的vbus-端连接，保护电路通过多个导线连接有led，且保护电路通过导线与辅助电源电路。

7、进一步的，交流电源ac的vin端通过导线连接有二极管，且其中一个交流电ac的vin端通过导线连接有输入端/in；

8、二极管的v+端通过导线连接有共模电感，共模电感通过导线分布连接有二极管d1、电容cf，二极管d1的v+端通过导线连接连有输入电感l1，且二极管d1的v+端与输入电感l1的ul1+端连接，输入电感l1的ul1-端通过导线连接有电容c1，电容c1通过导线分流连接有输出电感l2、二极管d2，且输出电感l2通过导线分流连接有地线gnd、过零检测电路zcd，输出电感l2通过导线与地线gnd连接，地线gnd通过导线连接有rs1，rs1通过导线分别连接有电感元器件fb1、分时复用控制开关管s2，分时复用控制开关管s2通过导线连接有二极管d3，二极管d3通过导线分别连接有电容c2的ua-端、输出电压v0，输出电压v0通过导线分流与电容c2的ua+端、二极管d2连接；

9、二极管的v-端通过导线与地线gnd连接，地线gnd通过导线与电容cf连接，电容cf的v-端通过导线连接有分时复用控制开关管s1，分时复用控制开关管s1通过导线分流与电容c1、输入电感l1的ul1-端连接,分时复用控制开关管s1通过导线与二极管d2连接。

10、进一步的，输出电压v0通过导线分流连接有电容c3的ub+端、电容c4的ub+端，电容c3的ub-端、电容c4的ub-端与输出电压v0通过导线分流连接有二极管d4、二极管d5，二极管d4、二极管d5通过导线分流连接有分时复用控制开关管s3、分时复用控制开关管s4，且分时复用控制开关管s1、分时复用控制开关管s2、分时复用控制开关管s3、分时复用控制开关管s4的关断信号为vg1、vg2、vg3、vg4，分时复用控制开关管s3、分时复用控制开关管s4通过导线分流连接有触发器rs2、触发器rs3，触发器rs2、触发器rs3通过导线分流连接有fb2、fb3，fb2、fb3通过导线分流与地线gnd连接。

11、进一步的，vg1的端子通过导线分流连接与移动电路连接，移动电路与vg1的端子通过导线连接有变换器的q端子，变换器的s端子与过零检测电路zcd连接，变换器的r端子通过导线连接有数据选择器，且数据选择器通过导线单向与vg3端子、vg4端子连接；

12、数据选择器通过多个导线连接有comp1的vrea处、comp2的vreb处、comp3的vrec处，comp1的正端其中一端与comp2的正端、comp2的正端通过导线连接，且comp1的正端另一端通过连接有锯齿波发生器的输出信号vsam处，锯齿波发生器通过导线与过零检测电路zcd连接。

13、进一步的，comp1、comp2、comp3的负端通过导线连接有ea1,且ea1与comp1、comp2、comp3的负端交接处来连接有误差信号vea端子、误差信号veb端子、误差信号vec端子，误差信号vea端子、误差信号veb端子、误差信号vec端子通过导线连接有p1，p1通过导线分流与ea1的负端、电感元器件fb1、电感元器件fb2、电感元器件fb3连接，ea1的正端连接有参考电压vref1、参考电压vref2、参考电压vref3。

14、进一步的，移动电路包括与vg1的端子、变换器的q端子通过导线连接的变换器一的cp端子，变换器一的端子通过导线连接有and，and通过导线连接有变换器二的端子，且and通过导线与变换器二的d端子连接，变换器二的q端子通过导线分流与变换器一的d端子、vg2端连接，vg2通过导线与数据选择器连接，变换器一的q端子连接通过导线连接有变换器三的d端子，且变换器三的d端子、变换器一的q端子通过导线与vg3端连接，变换器三的cp端子通过导线与变换器二的cp端子连接，且变换器三的q端子通过导线分流与vg4、数据选择器连接；

15、过零检测电路包括与变换器的s端子通过导线连接的comp4，且comp4的正端与负端分别通过导线与地线gnd、过零检测电路zcd连接。

16、进一步的，交流电源ac的vin+端通过导线连接有辅助绕组w1,辅助绕组w1通过导线连接有q1，q1通过导线与交流电源ac的vin-端连接；

17、辅助绕组w1通过导线连接有辅助绕组w2，辅助绕组w2的其中一端通过导线分流连接有电容c5、二极管d10，电容c5通过导线连接有电阻r1，电阻r1与二极管d10通过导线连接有分别连接有电容c6、24v基准电压，电容c6通过导线与地线gnd连接，地线gnd通过导线与辅助绕组w2的另一端分流连接，且辅助绕组w2的另一端通过导线分流连接有辅助绕组w3；

18、辅助绕组w3通过导线分流连接有电容c7、d11，且电容c7通过导线连接有电阻r2，电阻r2与二极管d11通过导线连接分流连接有5v基准电压、电容c8，电容c8通过导线与地线gnd连接。

19、进一步的，交流电源ac的vin+端通过导线连接有继电器控制信号vz，且继电器控制信号vz的通过导线与继电器的vbus+端连接，继电器控制信号vz通过导线连接有常闭继电器ry1，常闭继电器ry1的其中一端通过导线连接有二极管d8，且二极管d8通过导线与5v基准电压连接，d8与5v基准电压通过导线连接有蜂鸣器buzzer的正端；

20、常闭继电器ry1的其中一端通过导线与二极管d8连接，且d8通过导线连接有开关管q2，开关管q2与地线gnd连接，开关管q2、二极管d8通过导线与蜂鸣器buzzer的负端连接；

21、开关管q2通过导线连接有电阻r12，电阻r12通过导线连接有or1，or1的m端子与n端子分别通过导线连接有电阻r10、电阻r11，电阻r10、电阻r11通过导线分别连接有比较器u2a、比较器u2b，比较器u2a、比较器u2b其中一端通过导线与地线gnd连接，且比较器u2a、比较器u2b另一端通过导线与5v基准电压连接。

22、进一步的，比较器u2a的负端通过导线连接有电阻r7、电阻r8，且电阻r7与比较器u2a的负端交接处连接有va端子，r7通过导线与24v基准电压连接，比较器u2a的正端通过导线分流连接有电阻r3、电阻r4，且电阻r3通过导线与输出电压v0连接；

23、比较器u2b的负端通过导线与电阻r8连接，且电阻r8与比较器u2b的负端交接处连接有vb端子，vb端子通过导线连接有电阻r9，u2b的正端通过导线分流连接有电阻r5、电阻r6，且电阻r5通过导线连接有输出电流lo，电阻r6、电阻r9、电阻r4通过导线与地线gnd连接。

24、(三)有益效果

25、与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：

26、(1)、该电源的通过分时复用技术复用后级回路的电感来实现多路恒流输出，解决了传统双路恒流输出体积大、控制器数量多、成本高的问题。

27、(2)、该两路输出电源，具有功率因数校正功能，且输出电流上无工频纹波叠加纹波，有效的降低了流过led串电流的二倍工频纹波，解决了led工频频闪问题。

28、(3)、该电源的两路输出均带有过压过流输出保护电路，具有较高的安全性。