[发明专利]电流自平衡的多路输出谐振变流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多路输出的谐振变流器，特别指多路输出的串联谐振变流器，或者说是电流自平衡的多路输出谐振变流器。

背景技术

LED是新型绿色环保节能的照明设备，它产生相同光亮时所需电能远比白炽灯小。与节能灯和白炽灯相比，LED具有体积小，不易损坏，具有点光源特性等优点，必将成为未来照明的最佳选择。

单个高亮度LED光源的功率由于受到封装、发热等限制，一般功率在1W～3W。在需要高功率、高亮度照明的情况下，如路灯、广场照明等场合，通常需要将许多LED组合起来使用。LED的亮度与其流过的电流直接相关：一般来说，流过LED的电流越大，其亮度将越大。为了实现多个LED的亮度均衡，通常将多个LED串联连接。但当串联的LED个数超过一定数量，会导致LED驱动器提供的电压很高，导致输出滤波电容、电路绝缘设计困难。如单个LED的压降一般在3.3V，当串联个数超过150个时，其电压将超过500V。因此，当需要大功率照明时，一般将多串LED进行并联，而实现每串LED之间的电流均衡对LED的使用寿命以及光亮度的均衡也变得十分重要。

传统的电流均衡方法包括线性电流源方法和后级开关电源调整方法。这两种方法均需要采用半导体可控开关以及相关的控制电路，均属于有源方法。这两种方法虽然能够实现多串LED的均流，但存在明显的不足。线性电流源方法由于采用可控开关M₁，电阻R以及运算放大器U₀(见图1)，电阻R上会有很大的损耗，因此系统效率很低；后级开关电源调整方法实现每串LED的电流均需要有一个直流/直流(DC/DC)变换器进行控制(见图2)，因每个DC/DC变换器均需要独立的开关管、控制电路、电感等器件，这导致系统结构复杂，成本变高。

基于传统有源均流方法存在的劣势，许多采用无源方法实现均流的方法被相继提出。传统的无源均流方式通常需要额外的耦合电感或者电容，增加电路的复杂性和成本，通常系统循环能量变大，均流精度一般较差。因此，如何低成本。高性能的多个均衡的电流输出，仍然存在很多的技术问题需要克服。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提出一种电流自平衡的多路输出谐振变流器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种电流自平衡的多路输出谐振变流器，包括：变压器，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；原边变换器，其输入端接收输入信号，输出端耦接至所述初级绕组；副边整流器，具有至少两个输出端，以提供至少两路驱动信号给至少两路负载；谐振电感，与所述变压器初级绕组或者次级绕组串联藕接；谐振电容，与所述次级绕组串联耦接；所述变压器次级绕组及其所串联藕接的谐振电容，或所述变压器次级绕组及其所串联藕接的谐振电容及谐振电感，耦接在所述副边整流器的第一输入端和第二输入端之间，用以实现所述至少两路负载的驱动及电流均衡。

本发明进一步提供了一种电流自平衡的多路输出谐振变流器，包括：变压器组，所述变压器组包括N个变压器，其中N是自然数，所述N个变压器各自包括初级绕组和次级绕组，所述N个初级绕组串联耦接；原边变换器，其输入端接收输入信号，输出端耦接至所述串联耦接的初级绕组；N个副边整流器，所述N个副边整流器各自具有至少两个输出端，以提供两路驱动信号给两路负载；N个谐振电容和N个谐振电感，与所述N个次级绕组串联耦接，每个初级绕组与一个谐振电容、一个谐振电感串联藕接，所述N个串联耦接的谐振电容、谐振电感和次级绕组各自耦接在所述N个副边整流器的第一输入端和第二输入端之间，用以实现所述两路负载的驱动及电流均衡。

更进一步地，本发明还提供了一种电流自平衡的多路输出谐振变流器，包括：变压器，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；原边变换器，其输入端接收输入信号，输出端耦接至所述初级绕组；至少2个输出模块，所述输出模块各自包括一副边整流器以及2个阻抗网络，所述2个阻抗网络分别与所述副边整流器的两个输入端相串联后，连接于至所述变压器次级绕组两端；所述副边整流器，具有第一输入端和第二输入端，以及两个输出端，以提供两路驱动信号给两路负载；所述阻抗网络，包括一个谐振电容和一个谐振电感串联，藕接于所述变压器次级绕组与副边整流器的一个输入端；相邻的两组输出模块中，相邻的谐振电感之间两两耦合，实现多个输出之间的电流均衡。

本发明中，所述原边变换器为全桥拓扑结构或对称半桥拓扑结构或非对称半桥拓扑结构。

本发明中，所述谐振电感为外加电感、或者仅仅是变压器的漏感，或者是两者的合成。