采用松耦合变压器的led机械式调光控制电路的制作方法
专利名称：采用松耦合变压器的led机械式调光控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED机械式调光控制电路。
背景技术：
半导体发光二极管LED光源具有发光效率高、体积小、寿命长等优点，已成为下一代照明技术的主流。LED是电流型器件，需要专门的驱动器来提供驱动电流，满足照明需求。为满足安全规范要求，LED驱动器要求具有电气隔离，通常采用隔离变压器将LED光源与输入母线隔离。为实现节能减排和个性化照明需求，LED驱动器要求具有调光功能，由LED发光原理可知，LED的驱动电流决定了输出光通量的大小，目前的调光方式均在驱动器中采用额外的电路和控制策略对电流大小进行调节，如幅值调节和脉宽调制调节等。额外增加的控制电路不仅增加了成本，而且增大了系统的复杂性，也降低了可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电路结构简单、成本低廉、可靠性更高的采用松耦合变压器的LED机械式调光控制电路。为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现一种采用松耦合变压器的LED机械式调光控制电路，包括松耦合变压器、原边谐振补偿电容、副边谐振补偿电容和磁芯调节机构；原边谐振补偿电容串联接在松耦合变压器初级侧；副边谐振补偿电容串联接在松耦合变压器副级侧；所述松耦合变压器的原副边的磁芯距离d可调；磁芯调节机构连接松耦合变压器上的所述磁芯距离d的调节端；通过磁芯调节机构调节所述的松耦合变压器原副边的磁芯距离d，由公式
/ =其中是空气的导磁率，Ae是有效导磁面积，N是对应的线圈匝数，可知当磁
a
芯距离d发生变化，电感L值会相应变化，则变压器中的励磁电感LM、原边漏感Lp和副边漏感Ls均随着磁芯距离d的变化而变化；输入交流电压V1不变，而d改变，则变压器励磁电感LM、原边漏感LP、副边漏感Ls均发生改变，因此，原边输入电流iP的幅值和相位发生变化，即输入有功功率发生变化，从而改变输出功率。有益效果与现有技术相比，通过调节松耦合变压器的磁芯距离来改变输出有功功率，从而实现LED调光，不需要额外的电气和控制电路，使用简单，减少成本，可靠性高。
图I是本发明的电路等效结构示意图。图2是LED等效电路模型示意图。图3是本发明的采用松耦合变压器的LED机械调光原理示意图。图4是采用本发明结构的LED调光设计实例。V1是输入交流电压；iP是输入交流电流；％是输出交流电压；Cp是原边谐振补偿电容；cs是副边谐振补偿电容；T是松耦合变压器；LP是变压器原边漏感；LS是变压器副边漏感；Lm是变压器励磁电感；NP是变压器原边绕组匝数；NS是变压器副边绕组匝数；d是变压器原副边磁芯的距离；其中，LP、Ls、LMtt为等效电感。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施例做进一步的描述。如图I所示，一种采用松耦合变压器的LED机械式调光控制电路，包括松耦合变压器T、原边谐振补偿电容Cp、副边谐振补偿电容Cs和磁芯调节机构；原边谐振补偿电容Cp串联接在松耦合变压器T初级侧；副边谐振补偿电容Cs串联接在松耦合变压器T副级侧；所述松耦合变压器T的原副边的磁芯距离d可调；磁芯调节机构连接松耦合变压器上的所述磁芯距离d的调节端；通过磁芯调节机构调节所述的松耦合变压器器T原副边的磁芯距
离d，由公式Z = @4^，其中y。是空气的导磁率，Ae是有效导磁面积，N是对应的线圈匝 a 数，可知当磁芯距离d发生变化，电感L值会相应变化，因此变压器中的励磁电感LM、原边漏感Lp和副边漏感Ls均随着磁芯距离d的变化而变化；输入交流电压V1不变，d改变，变压器励磁电感LM、原边漏感LP、副边漏感Ls均发生改变，因此，原边输入电流iP的幅值和相位发生变化，即输入有功功率发生变化，从而改变输出功率。由变压器模型和参数，可以得到原边电感L1、副边电感L2、耦合系数k、变比n满足
以下条件
Z1 = Zj0 + Lm^ L2-LsjT Lm / / 2Ns "V L1L1由频域分析，输出Vtl与输入V1的电压传输比满足下式
QX(O) = ~ ⑷=_ led_
^/( )+ led)+ 丨”
-丄 _I__(2)
n Zp 丨__A_
IIV其中，尽=y( A- ~Tr)，zS = y( A - ~-w)，戽,LED = -jTl，Re led 是 LED 等效电
aCPaCS7LED
阻，A = O4L1CpL2Cs Gc2-IHw2(L1C1^L2Cs)-I。图2所示的是LED等效电路模型示意图。LED负载可以看成一个很小的内阻r与内部电压源Vth串联组成，因此，LED负载的电压和电流满足下式
权利要求
1 一种采用松耦合变压器的LED机械式调光控制电路，其特征在于，包括松耦合变压器、原边谐振补偿电容、副边谐振补偿电容和磁芯调节机构；原边谐振补偿电容串联接在松耦合变压器初级侧；副边谐振补偿电容串联接在松耦合变压器副级侧；所述松耦合变压器的原副边的磁芯距离d可调；磁芯调节机构连接松耦合变压器上的所述磁芯距离d的调节端； 通过磁芯调节机构调节所述的松耦合变压器原副边的磁芯距离d，由公式Z = a其中是空气的导磁率，Ae是有效导磁面积，N是对应的线圈匝数，可知当磁芯距离d发生变化，电感L值会相应变化，则变压器中的励磁电感L 、原边漏感Lp和副边漏感Ls均随着磁芯距离d的变化而变化；输入交流电压V1不变，而d改变，则变压器励磁电感LM、原边漏感LP、副边漏感Ls均发生改变，因此，原边输入电流iP的幅值和相位发生变化，即输入有功功率发生变化，从而改变输出功率。
全文摘要
一种采用松耦合变压器的LED机械式调光控制电路，包括松耦合变压器、原边谐振补偿电容、副边谐振补偿电容和磁芯调节机构；原边谐振补偿电容串联接在松耦合变压器初级侧；副边谐振补偿电容串联接在松耦合变压器副级侧；所述松耦合变压器的原副边的磁芯距离d可调；磁芯调节机构连接松耦合变压器上的所述磁芯距离d的调节端；通过磁芯调节机构调节所述的松耦合变压器器原副边的磁芯距离来改变变压器的参数，改变输出有功功率，实现LED调光，不需要额外的电气和控制电路，使用简单，减少成本，可靠性高。
文档编号H05B37/02GK102685988SQ20121013500
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者曲小慧, 谢智刚, 黄学良, 黄少聪 申请人:东南大学
技术领域：
本发明涉及一种LED机械式调光控制电路。
背景技术：
半导体发光二极管LED光源具有发光效率高、体积小、寿命长等优点，已成为下一代照明技术的主流。LED是电流型器件，需要专门的驱动器来提供驱动电流，满足照明需求。为满足安全规范要求，LED驱动器要求具有电气隔离，通常采用隔离变压器将LED光源与输入母线隔离。为实现节能减排和个性化照明需求，LED驱动器要求具有调光功能，由LED发光原理可知，LED的驱动电流决定了输出光通量的大小，目前的调光方式均在驱动器中采用额外的电路和控制策略对电流大小进行调节，如幅值调节和脉宽调制调节等。额外增加的控制电路不仅增加了成本，而且增大了系统的复杂性，也降低了可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电路结构简单、成本低廉、可靠性更高的采用松耦合变压器的LED机械式调光控制电路。为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现一种采用松耦合变压器的LED机械式调光控制电路，包括松耦合变压器、原边谐振补偿电容、副边谐振补偿电容和磁芯调节机构；原边谐振补偿电容串联接在松耦合变压器初级侧；副边谐振补偿电容串联接在松耦合变压器副级侧；所述松耦合变压器的原副边的磁芯距离d可调；磁芯调节机构连接松耦合变压器上的所述磁芯距离d的调节端；通过磁芯调节机构调节所述的松耦合变压器原副边的磁芯距离d，由公式
/ =其中是空气的导磁率，Ae是有效导磁面积，N是对应的线圈匝数，可知当磁
a
芯距离d发生变化，电感L值会相应变化，则变压器中的励磁电感LM、原边漏感Lp和副边漏感Ls均随着磁芯距离d的变化而变化；输入交流电压V1不变，而d改变，则变压器励磁电感LM、原边漏感LP、副边漏感Ls均发生改变，因此，原边输入电流iP的幅值和相位发生变化，即输入有功功率发生变化，从而改变输出功率。有益效果与现有技术相比，通过调节松耦合变压器的磁芯距离来改变输出有功功率，从而实现LED调光，不需要额外的电气和控制电路，使用简单，减少成本，可靠性高。
图I是本发明的电路等效结构示意图。图2是LED等效电路模型示意图。图3是本发明的采用松耦合变压器的LED机械调光原理示意图。图4是采用本发明结构的LED调光设计实例。V1是输入交流电压；iP是输入交流电流；％是输出交流电压；Cp是原边谐振补偿电容；cs是副边谐振补偿电容；T是松耦合变压器；LP是变压器原边漏感；LS是变压器副边漏感；Lm是变压器励磁电感；NP是变压器原边绕组匝数；NS是变压器副边绕组匝数；d是变压器原副边磁芯的距离；其中，LP、Ls、LMtt为等效电感。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施例做进一步的描述。如图I所示，一种采用松耦合变压器的LED机械式调光控制电路，包括松耦合变压器T、原边谐振补偿电容Cp、副边谐振补偿电容Cs和磁芯调节机构；原边谐振补偿电容Cp串联接在松耦合变压器T初级侧；副边谐振补偿电容Cs串联接在松耦合变压器T副级侧；所述松耦合变压器T的原副边的磁芯距离d可调；磁芯调节机构连接松耦合变压器上的所述磁芯距离d的调节端；通过磁芯调节机构调节所述的松耦合变压器器T原副边的磁芯距
离d，由公式Z = @4^，其中y。是空气的导磁率，Ae是有效导磁面积，N是对应的线圈匝 a 数，可知当磁芯距离d发生变化，电感L值会相应变化，因此变压器中的励磁电感LM、原边漏感Lp和副边漏感Ls均随着磁芯距离d的变化而变化；输入交流电压V1不变，d改变，变压器励磁电感LM、原边漏感LP、副边漏感Ls均发生改变，因此，原边输入电流iP的幅值和相位发生变化，即输入有功功率发生变化，从而改变输出功率。由变压器模型和参数，可以得到原边电感L1、副边电感L2、耦合系数k、变比n满足
以下条件
Z1 = Zj0 + Lm^ L2-LsjT Lm / / 2Ns "V L1L1由频域分析，输出Vtl与输入V1的电压传输比满足下式
QX(O) = ~ ⑷=_ led_
^/( )+ led)+ 丨”
-丄 _I__(2)
n Zp 丨__A_
IIV其中，尽=y( A- ~Tr)，zS = y( A - ~-w)，戽,LED = -jTl，Re led 是 LED 等效电
aCPaCS7LED
阻，A = O4L1CpL2Cs Gc2-IHw2(L1C1^L2Cs)-I。图2所示的是LED等效电路模型示意图。LED负载可以看成一个很小的内阻r与内部电压源Vth串联组成，因此，LED负载的电压和电流满足下式
权利要求
1 一种采用松耦合变压器的LED机械式调光控制电路，其特征在于，包括松耦合变压器、原边谐振补偿电容、副边谐振补偿电容和磁芯调节机构；原边谐振补偿电容串联接在松耦合变压器初级侧；副边谐振补偿电容串联接在松耦合变压器副级侧；所述松耦合变压器的原副边的磁芯距离d可调；磁芯调节机构连接松耦合变压器上的所述磁芯距离d的调节端； 通过磁芯调节机构调节所述的松耦合变压器原副边的磁芯距离d，由公式Z = a其中是空气的导磁率，Ae是有效导磁面积，N是对应的线圈匝数，可知当磁芯距离d发生变化，电感L值会相应变化，则变压器中的励磁电感L 、原边漏感Lp和副边漏感Ls均随着磁芯距离d的变化而变化；输入交流电压V1不变，而d改变，则变压器励磁电感LM、原边漏感LP、副边漏感Ls均发生改变，因此，原边输入电流iP的幅值和相位发生变化，即输入有功功率发生变化，从而改变输出功率。
全文摘要
一种采用松耦合变压器的LED机械式调光控制电路，包括松耦合变压器、原边谐振补偿电容、副边谐振补偿电容和磁芯调节机构；原边谐振补偿电容串联接在松耦合变压器初级侧；副边谐振补偿电容串联接在松耦合变压器副级侧；所述松耦合变压器的原副边的磁芯距离d可调；磁芯调节机构连接松耦合变压器上的所述磁芯距离d的调节端；通过磁芯调节机构调节所述的松耦合变压器器原副边的磁芯距离来改变变压器的参数，改变输出有功功率，实现LED调光，不需要额外的电气和控制电路，使用简单，减少成本，可靠性高。
文档编号H05B37/02GK102685988SQ20121013500
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者曲小慧, 谢智刚, 黄学良, 黄少聪 申请人:东南大学
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