多路直流供电电路 【技术领域】
本发明涉及直流供电技术， 尤其涉及一种多路直流供电电路。背景技术 目前， 对于多路发光二极管 (LED) 驱动的 LED 恒流控制， 最常用的方案是恒压模块 + 多路非隔离 DC/DC 恒流模块。
如图 1 所示为现有技术中多路 LED 驱动的 LED 恒流控制电路。在该电路中， 输入 电压 Vac 经过恒压模块后作为多路非隔离 DC/DC 恒流模块的输入， 每路非隔离 DC/DC 恒流 模块单独做恒流控制。但是， 由于恒压模块的电压和 LED 的电压一般有较大的压差， 因此后 级多路非隔离 DC/DC 恒流模块的效率都不会太高， 并且多路非隔离 DC/DC 恒流模块结构复 杂， 成本较高。
申请号为 200910155848.0 的中国专利中， 提供了一种实现两路 LED 精确恒流的驱 动电路， 具体的电路结构如图 2 所示， 但是在这种驱动电路中， 变压器的原边采用双开关管
的结构， 通过开关管 S1、 S2 的交替导通在变压器的副边产生交流电压， 从而实现该驱动电 路的供电。由于该驱动电路中主变压器的原边使用双开关管， 需要复杂的驱动电路， 因此， 实现成本较高 ； 而且， 上述的驱动电路并不适用于例如反激变换电路等主变压器原边只有 一个开关管的场合。 发明内容
有鉴于此， 本发明要解决的技术问题是， 提供一种多路直流供电电路， 可以适用于 主变压器原边只有一个开关管的低成本场合。
为此， 本发明实施例采用如下技术方案 ：
本发明提供一种两路直流供电电路， 包括 ： 主变压器和一个第一整流滤波单元 ； 其中，
所述主变压器包括一个原边绕组和一个副边绕组 ； 主变压器的原边绕组与第一开 关串接于输入电压 ；
主变压器的副边绕组与第一整流滤波单元以及一个均流电容构成供电回路 ；
所述第一整流滤波单元包括 ： 第一整流滤波单元的第一输入端通过串接的第一二 极管、 第二电容以及第四二极管连接第一整流滤波单元的第二输入端 ； 第一整流滤波单元 的第二输入端通过串接的第三二极管、 第一电感、 第一电容以及第二二极管连接第一整流 滤波单元的第一输入端。
其中， 第二二极管与第四二极管的阳极连接 ； 或者，
第一二极管和第三二极管的阴极连接。
所述供电回路包括 ： 主变压器的副边绕组的异名端连接第一整流滤波单元的第一 输入端， 第一整流滤波单元的第二输入端通过均流电容连接该副边绕组的同名端 ；
或者， 所述供电回路包括 ： 主变压器的副边绕组的异名端通过均流电容连接第一整流滤波单元的第一输入端， 第一整流滤波单元的第二输入端连接该副边绕组的同名端。
一种多路直流供电电路， 包括 ： 主变压器和至少两个第一整流滤波单元 ； 其中， 所 述主变压器包括一个原边绕组和一个副边绕组， 所述原边绕组与第一开关串接于输入电 压；
每一第一整流滤波单元对应一个第一供电回路 ； 每一所述第一供电回路由主变压 器的副边绕组、 一个第一整流滤波单元以及一个均流电容构成 ；
相邻的两个第一供电回路之间设置第一均流变压器 ； 该第一均流变压器的两个绕 组分别位于两个第一供电回路中， 用于进行两个第一供电回路中电流的均流 ；
所述第一整流滤波单元包括 ： 第一整流滤波单元的第一输入端通过串接的第一二 极管、 第二电容以及第四二极管连接第一整流滤波单元的第二输入端 ； 第一整流滤波单元 的第二输入端通过串接的第三二极管、 第一电感、 第一电容以及第二二极管连接第一整流 滤波单元的第一输入端。
其中， 所述第二二极管与第四二极管的阳极连接 ； 或者，
所述第一二极管与第三二极管的阴极连接。
所述第一供电回路包括 ： 主变压器的副边绕组的异名端连接第一整流滤波单元的 第一输入端， 第一整流滤波单元的第二输入端通过均流电容连接该副边绕组的同名端 ；
或者， 所述第一供电回路包括 ： 主变压器的副边绕组的异名端通过均流电容连接 第一整流滤波单元的第一输入端， 第一整流滤波单元的第二输入端连接该副边绕组的同名 端。
所述第一均流变压器的两个绕组分别设置于对应第一供电回路中副边绕组的异 名端与第一整流滤波单元的第一输入端之间，
或者， 所述第一均流变压器的两个绕组分别设置于对应第一供电回路中副边绕组 的同名端与第一整流滤波单元的第二输入端之间。
还包括 ： 由第五二极管以及第三电容串联构成的第二整流滤波单元 ； 其中，
第二整流滤波单元与主变压器的副边绕组构成第二供电回路 ； 所述第二供电回路 与相邻的一个第一供电回路之间设置一个均流变压器， 该均流变压器的第一绕组位于第一 供电回路中， 第二绕组位于第二供电回路中， 用于进行第一供电回路和第二供电回路中电 流的均流。
一种多路直流供电电路， 包括 ： 主变压器， 所述主变压器包括一个原边绕组和至少 两个副边绕组 ； 所述的原边绕组与第一开关串接于输入电压 ；
每一副边绕组对应一个第一整流滤波单元和一个均流电容， 构成第三供电回路 ；
相邻的两个第三供电回路之间设置第三均流变压器 ； 该第三均流变压器的两个绕 组分别位于两个第三供电回路中， 用于进行两个第三供电回路中电流的均流 ；
所述第一整流滤波单元包括 ： 第一整流滤波单元的第一输入端通过串接的第一二 极管、 第二电容以及第四二极管连接第一整流滤波单元的第二输入端 ； 第一整流滤波单元 的第二输入端通过串接的第三二极管、 第一电感、 第一电容以及第二二极管连接第一整流 滤波单元的第一输入端。
其中， 所述第二二极管与第四二极管的阳极连接 ； 或者，
所述第一二极管和第三二极管的阴极连接。所述第三供电回路包括 ： 主变压器的副边绕组的异名端连接第一整流滤波单元的 第一输入端， 第一整流滤波单元的第二输入端通过均流电容连接该副边绕组的同名端 ；
或者， 所述第三供电回路包括 ： 主变压器的副边绕组的异名端通过均流电容连接 第一整流滤波单元的第一输入端， 第一整流滤波单元的第二输入端连接该副边绕组的同名 端。
所述第三均流变压器的两个绕组分别设置于对应第三供电回路中副边绕组的异 名端与第一整流滤波单元的第一输入端之间 ；
或者， 所述第三均流变压器的两个绕组分别设置于对应第三供电回路中副边绕组 的同名端与第一整流滤波单元的第二输入端之间。
还包括 ： 由第五二极管以及第三电容串联构成的第二整流滤波单元 ； 其中，
第二整流滤波单元对应主变压器的一个副边绕组， 与该副边绕组构成第二供电回 路； 所述第二供电回路与相邻的一个第三供电回路之间设置一个均流变压器， 该均流变压 器的第一绕组位于第三供电回路中， 第二绕组位于第二供电回路中， 用于进行第三供电回 路和第二供电回路中电流的均流。
对于上述技术方案的技术效果分析如下 ： 以上的两路直流供电电路中， 原边只有一个第一开关即可以实现副边多路输出的 均流， 实现成本低 ； 而且， 由于原边第一开关导通和关断时， 副边通过两路不同的整流滤波 回路给直流负载供电， 可以实现主变压器的双向利用， 减小变压器体积， 提高效率 ； 均流电 容和第一电感构成谐振回路， 可实现副边整流滤波回路的零电流开关， 减小二极管反向恢 复损耗， 有利于减少电池干扰 (EMI)。
附图说明
图 1 为现有技术 LED 恒流控制电路结构示意图 ；
图 2 为现有技术一种两路 LED 精确恒流驱动电路结构示意图 ；
图 3 为本发明第一种两路直流供电电路结构示意图 ；
图 3a 为本发明另一种两路直流供电电路结构示意图 ；
图 4 为本发明第一种偶数路多路直流供电电路结构示意图 ；
图 4a 为本发明第二种偶数路多路直流供电电路结构示意图 ；
图 4b 为本发明第一种奇数路多路直流供电电路结构示意图 ；
图 4c 为本发明第二种奇数路多路直流供电电路结构示意图 ；
图 5a 为本发明第三种偶数路多路直流供电电路结构示意图 ；
图 5b 为本发明第三种奇数路多路直流供电电路结构示意图 ；
图 6 为本发明第二种两路直流供电电路结构示意图。 具体实施方式
以下， 结合附图详细说明本发明实施例多路直流供电电路的实现。
如图 3 所示， 本发明实施例提供一种两路直流供电电路， 其中， 包括主变压器 Ta1 和一个第一整流滤波单元 ； 其中，
主变压器 Ta1 包括一个原边绕组和一个副边绕组 ； 主变压器 Ta1 的原边绕组与第一开关 S1 串接于输入电压 Vdc 的正负端之间 ； 主变压器 Ta1 的副边绕组的异名端连接第一 整流滤波单元的第一输入端 t1， 第一整流滤波单元的第二输入端 t2 通过均流电容 Cd1 连接 该副边绕组的同名端， 从而构成供电回路 ； 当然， 在实际应用中， 均流电容 Cd1 也可以连接 于副边绕组的异名端与第一整流滤波单元的第一输入端 t1 之间， 也同样能够实现本发明。
所述第一整流滤波单元包括 ： 第一整流滤波单元的第一输入端 t1 依次通过第 一二极管 D1、 第二电容 C2 以及第四二极管 D4 连接第一整流滤波单元的第二输入端 t2 ； 第 一整流滤波单元的第二输入端 t2 依次通过第三二极管 D3、 第一电感 L1、 第一电容 C1 以及 第二二极管 D2 连接第一整流滤波单元的第一输入端 t1。
其中， 第二二极管 D2 与第四二极管 D4 的阳极可以连接， 或者， 第一二极管 D1 和第 三二极管 D3 的阴极可以连接， 如图 6 中所示的电路中第六二极管 D6 和第八二极管 D8 的阴 极即相互连接， 此时， 仍能实现本发明的所述电路。
其中， 第一整流滤波单元的第一电容 C1 的两端可以作为第一整流滤波单元的第 一输出端 O1 和第二输出端 O2， 用于为第一直流负载支路 A1 供电 ； 第一整流滤波单元的第 二电容 C2 的两端作为第一整流滤波单元的第三输出端 O3 和第四输出端 O4， 用于为第二直 流负载支路 A2 供电。 上述的直流负载支路可以为由若干个 LED 构成的 LED 负载支路， 当然也可以是其 他通过直流负载构成的直流负载支路。
图 3 所示的两路直流供电电路的原理为 ：
当原边的第一开关 S1 关断时， 副边的第一二极管 D1、 第四二极管 D4 和第一电容 C1 组成的第一整流滤波回路， 给第一直流负载支路 A1 供电， 当原边的第一开关 S1 导通时， 副边的第二二极管 D2、 第三二极管 D3 和第一电感 L1 以及第二电容 C2 组成第二整流滤波回 路， 给第二直流负载支路 A2 供电， 所述的均流电容 Cd1 串联在两路整流滤波回路的输入端。 第二二极管 D2 和第四二极管 D4 的阳极连接在一起， 称为共阳极连接。
由于均流电容 Cd1 的存在， 当两路直流负载支路的压降不同时， 可以通过均流电 容 Cd1 平衡两路直流负载支路的电压差， 使两路直流负载支路的电流平均值相等。
以上的两路直流供电电路中， 原边只有一个第一开关 S1 即可以实现副边多路输 出的均流， 实现成本低 ； 而且， 由于原边第一开关 S1 导通和关断时， 副边通过两路不同的整 流滤波回路给直流负载供电， 可以实现主变压器的双向利用， 减小变压器体积， 提高效率 ； 另外， 变压器磁芯只需要很小的气隙， 电感量较大， 漏感很小， 原边作为第一开关的开关管 的尖峰应力很小， 不需要额外的吸收回路。均流电容 Cd1 和第一电感 L1 构成谐振回路， 可 实现副边整流滤波回路的零电流开关， 减小二极管反向恢复损耗， 有利于减少 EMI。
另外， 主变压器 Ta1 的漏感 Lr 也会参与均流电容 Cd1 和第一电感 L1 的谐振， 在某 些场合， 通过控制主变压器 Ta1 的漏感 Lr 的大小为合适的值， 第一电感 L1 甚至可以去掉， 如图 3a 所示， 这里不再详述。
另外， 图 3 所示的电路还可以用来做功率因数校正电路， 输入电压 Vdc 是具有低频 脉动的电压。
图 3 所示的两路直流供电电路还可以扩展为多路直流供电电路， 分为 ： 偶数路的 多路直流供电电路和奇数路的多路直流供电电路 ； 其中，
如图 4 所示， 为一种偶数路的多路直流供电电路结构示意图， 其中包括至少两个
第一整流滤波单元 ； 并且， 在该电路中， 主变压器 Ta1 包括一个原边绕组和一个副边绕组 ；
每一第一整流滤波单元对应一个第一供电回路 ； 所述第一供电回路包括 ： 主变压 器 Ta1 副边绕组的异名端连接第一整流滤波单元的第一输入端 t1， 第一整流滤波单元的第 二输入端 t2 通过一个均流电容 Cd1 连接副边绕组的同名端。当然， 在实际应用中， 均流电 容 Cd1 也可以连接于副边绕组的异名端与第一整流滤波单元的第一输入端 t1 之间， 从而构 成所述第一供电回路。
此时， 在相邻的两个第一供电回路之间设置有一个第一均流变压器 ； 该第一均流 变压器的两个绕组分别位于两个第一供电回路中， 具体的， 每一绕组分别设置于主变压器 Ta1 副边绕组的异名端与对应的第一整流滤波单元的第一输入端 t1 之间， 且， 其连接需使 均流变压器的两个绕组的同名端， 在同一时刻流过的电流方向相反 ； 所述第一均流变压器 用于 ： 进行两个第一供电回路中电流的均流。 或者， 所述第一均流变压器的两个绕组也可以 分别设置于对应第一供电回路中副边绕组的同名端与第一整流滤波单元的第二输入端之 间， 且， 其连接需使均流变压器的两个绕组的同名端， 在同一时刻流过的电流方向相反， 这 时同样可以实现两个第一供电回路中电流的均流。
图 4 所示的电路中第一均流变压器的均流原理为 ： 第一均流变压器的两个绕组分 别串接相邻的两路供电回路中。两路同相电流分别流过均流变压器两个绕组的同名端和 非同名端 ； 当均流变压器的变比为 n ∶ m， 流过均流变压器两个绕组同名端和非同名端的电 流之比不等于 m ∶ n 时， 则均流变压器的激磁电流不为零， 激磁电流在均流变压器两端产 生的交流电压将自动平衡两个电路单元的压差， 使均流变压器的两个绕组电流之比平衡为 m ∶ n， 从而实现相邻两路供电回路之间的电流均衡控制 ； 当 m ＝ n 时， 实现两个电路单元的 均流控制。 图 4 所示的偶数路多路直流供电电路中， 每一第一整流滤波单元都可以为两路直 流负载支路进行供电。 每一供电回路中包括的两个整流滤波回路之间的电流通过均流电容 进行均流 ； 而不同供电回路之间的电流通过均流变压器进行均流。
另外， 在实际应用中还可以将第二二极管以及第四二极管的阳极接地， 此时， 如图 4a 所示， 相邻的第一供电回路之间还需要设置一个第二均流变压器， 该第二均流变压器的 两个绕组分别设置于对应的第一供电回路中副边绕组的同名端与对应的第一整流滤波单 元的第二输入端之间， 具体的， 在图 4a 的电路中， 所述两个绕组分别设置于对应的副边绕 组同名端与均流电容之间， 以实现相邻第一供电回路之间的电流均流。
另外， 如图 4b 和 4c 所示， 为奇数路的直流供电电路， 该电路结构分别与图 4 和图 4a 所示的偶数路的多路直流供电电路类似， 区别在于， 还包括 ：
由第五二极管 D5 以及第三电容 C3 串联构成的一个第二整流滤波单元 ； 该第二整 流滤波单元与主变压器 Ta1 的副边绕组构成第二供电回路 ； 所述第二供电回路与相邻的一 个第一供电回路之间设置一个均流变压器 Tw， 该均流变压器 Tw 的第一绕组位于第一供电 回路中， 第二绕组位于第二供电回路中， 用于进行第一供电回路和第二供电回路中电流的 均流。
另外， 如图 5a， 图 4a 中的主变压器 Ta1 还可以替换为包括一个原边绕组和至少两 个副边绕组的主变压器 Ta2， 此时，
每一副边绕组对应一个第一整流滤波单元和一个均流电容， 分别构成一个第三供
电回路 ； 所述第三供电回路包括 ： 副边绕组的异名端连接对应的第一整流滤波单元的第一 输入端 t1， 第一整流滤波单元的第二输入端 t2 通过均流电容连接该副边绕组的同名端 ；
相邻的两个第三供电回路之间设置一个第三均流变压器 ； 该第三均流变压器的两 个绕组分别位于两个第三供电回路中， 用于进行两个第三供电回路中电流的均流。 具体的， 所述第三均流变压器分别设置于副边绕组的异名端与第一整流滤波单元的第一输入端之 间。或者， 所述第三均流变压器的两个绕组也可以分别设置于对应的第三供电回路中副边 绕组的同名端与第一整流滤波单元的第二输入端之间， 且， 其连接需使均流变压器的两个 绕组的同名端， 在同一时刻流过的电流方向相反， 这时同样可以实现两个第三供电回路中 电流的均流。
如图 5a 所示， 每一第一整流滤波单元中的所述第二二极管 D2 和第四二极管 D4 的 阳极可以接地。
如图 5b 所示， 当主变压器 Ta2 为包括一个原边绕组和至少两个副边绕组的变压器 时， 也可以扩展为奇数路的多路直流供电电路， 其中， 由第五二极管 D5 以及第三电容 C3 串 联构成的第二整流滤波单元也对应主变压器 Ta2 的一个副边绕组， 与该副边绕组构成第二 供电回路 ； 所述第二供电回路与相邻的一个第三供电回路之间设置一个均流变压器， 该均 流变压器的第一绕组位于第三供电回路中， 第二绕组位于第二供电回路中， 用于进行第三 供电回路和第二供电回路中电流的均流。同样的， 图 5b 所示的电路中， 第一整流滤波单元 中的第二二极管 D2 和第四二极管 D4 的阳极可以接地。
以上的图 3 ～图 5b 中， 两路直流负载支路共阳极连接， 如图 6 所示， 提供了一种两 路直流供电电路， 两路直流负载支路共阴极连接。如图 6 所示， 该电路包括 ：
主变压器 Ta1 包括一个原边绕组和一个副边绕组 ； 主变压器 Ta1 的原边绕组与第 一开关 S1 串接于输入电压 Vdc ； 主变压器 Ta1 的副边绕组的异名端连接第三整流滤波单元 的第一输入端 t1， 第三整流滤波单元的第二输入端 t2 通过一个均流电容 Cd 连接该副边绕 组的同名端 ；
所述第三整流滤波单元包括 ： 第三整流滤波单元的第一输入端 t1 依次通过第 六二极管 D6、 第四电容 C4 以及第九二极管 D9 连接第三整流滤波单元的第二输入端 t2 ； 第 三整流滤波单元的第二输入端 t2 依次通过第八二极管 D8、 第五电容 C5、 第二电感 L2 以及 第七二极管 D7 连接第三整流滤波单元的第一输入端 t1 ； 且， 第六二极管 D6 和第八二极管 D8 的阴极连接， 称为共阴极连接。
其中， 第三整流滤波单元的第四电容 C4 的两端作为第三整流滤波单元的第一输 出端 O1 和第二输出端 O2， 用于为第一直流负载支路供电 ； 第三整流滤波单元的第五电容 C5 的两端作为第三整流滤波单元的第三输出端和第四输出端， 用于为第二直流负载支路供 电。
图 6 的均流原理与图 3 类似， 这里不再赘述。
另外， 与图 4a ～图 5b 相对应的， 图 6 所示的两路直流供电电路也可以扩展到偶数 路的多路直流供电电路和奇数路的多路直流供电电路 ； 其中，
当主变压器只包括一个原边绕组和一个副边绕组时， 图 6 所述两路直流供电电路 对应的偶数路多路直流供电电路的电路结构与图 4 相似， 奇数路多路直流供电电路的电路 结构与图 4b 相似， 区别仅在于将图 4 和图 4b 中的第一整流滤波单元替换为第三整流滤波单元。 当主变压器包括一个原边绕组和至少两个副边绕组时， 图 6 的两路直流供电电路 对应的偶数路多路直流供电电路的电路结构与图 5a 相似， 奇数路多路直流供电电路的电 路结构与图 5b 相似， 区别仅在于 ： 将图 5a 和图 5b 中的第一整流滤波单元替换为第三整流 滤波单元， 且， 第六二极管 D6 和第八二极管 D8 的阴极不接地。
以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。