CN106658862B - 电流纹波消除电路及其方法 - Google Patents

Abstract

电流纹波消除电路及其方法，涉及电力电子技术。所述电流纹波消除电路设有放电电阻、稳压电容、双向二极管、有源器件绝缘栅场效应管和滤波电容；所述放电电阻与稳压电容并联，放电电阻与稳压电容并联电路的两端分别与有源器件绝缘栅场效应管的栅极和源极连接，双向二极的两端分别与有源器件绝缘栅场效应管的栅极和漏极连接，有源器件绝缘栅场效应管的源极外接LED驱动电路，有源器件绝缘栅场效应管的漏极外接LED灯的一端，LED灯的另一端与滤波电容的一端连接，滤波电容的另一端与有源器件绝缘栅场效应管的源极连接。只需与LED灯串联，即可实现消除LED电流纹波，去除频闪，且不改变原电路的输入电流、功率等特性。

Description

电流纹波消除电路及其方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术，尤其是涉及一种电流纹波消除电路及其方法。

背景技术

LED具有节能、环保、高效、安全等特点，被广泛应用于景观、路灯和电子产品背光灯照明应用中。如图1所示，是常见的LED恒流驱动电路结构图，其中VIN是AC输入电压，V+是经整流桥整流之后的输入电压，当V+电压增大直至超过LED串的电压时，LED中开始有电流流过，并随着电压的增高而增大，到一定值后，被恒流驱动器所钳制，而维持为一定值。电流波形如图2中I_in所示，相应的输入功率为P_in＝V₊×I_in。又因LED两端电压与流过LED的电流关系遵从二极管的特性，电流维持不变时，其两端的电压也维持不变，故LED负端电压与V+电压之差也维持恒定，LED负端波形如图2中LED所示。从图2中电流波形可知，LED灯存在工频(通常为100Hz或者120Hz)的亮暗变换，因而存在频闪。

中国专利CN103269550A公开一种LED电流纹波消除电路，包括：一输入源，一滤波电容以及一LED负载，该LED负载连接一开关管，该开关管的源级连接一采样电阻，该开关管的门极连接一运算放大器的输出端，当该输入源为一包含波纹的电流源时，该运算放大器通过比较该采样电阻上的电压信号和一动态基准电压信号，控制该开关管使该LED负载的电流接近为一直流电流。

中国专利CN104080256A公开一种自适应LED电流纹波消除电路包括：功率管Q108、电流采样电阻R109、运算放大器U110、以及一个自适应基准电压产生电路。功率管Q108的漏极接LED灯负载的阴极、源极接电流采样电阻R109的一端、运算放大器U110的反相输入端以及自适应基准电压产生电路的输入端；自适应基准电压产生电路的输出端接运算放大器U110的同相输入端；运算放大器U110的输出端接功率管Q108的栅极；电流采样电阻R109的另一端作为该自适应LED电流纹波消除电路的接地端。自适应基准电压产生电路用于根据采样电压，自动调节其输出电压，控制运算放大器U110，从而能够控制功率管Q108的工作状态从线性区转移到饱和区。

发明内容

本发明的目的在于提供电流纹波消除电路。

本发明的另一目的在于提供LED灯电流纹波消除方法。

本发明所述电流纹波消除电路设有放电电阻、稳压电容、双向二极管、有源器件绝缘栅场效应管和滤波电容；所述放电电阻与稳压电容并联，放电电阻与稳压电容并联电路的两端分别与有源器件绝缘栅场效应管的栅极和源极连接，双向二极的两端分别与有源器件绝缘栅场效应管的栅极和漏极连接，有源器件绝缘栅场效应管的源极外接LED驱动电路，有源器件绝缘栅场效应管的漏极外接LED灯的一端，LED灯的另一端与滤波电容的一端连接，滤波电容的另一端与有源器件绝缘栅场效应管的源极连接。

所述双向二极管可由2只反向齐纳二极管串联组成。

所述双向二极管的两端可并联充电电阻。

所述放电电阻与稳压电容并联电路和双向二极管的连接点，与有源器件绝缘栅场效应管之间可设有放大电路，所述放大电路可采用运算放大器。

一种LED灯电流纹波消除方法，其具体步骤如下：

1)构建放电电阻与稳压电容并联电路，在放电电阻与稳压电容并联电路的一端分别连接一双向二极管和有源器件绝缘栅场效应管，双向二极管和有源器件绝缘栅场效应管分别与LED灯串接，放电电阻与稳压电容并联电路的另一端和LED灯的一端并联滤波电容；放电电阻与稳压电容并联电路的另一端外接LED驱动电路；

2)为反馈线路提供快速启动通道，当有源器件绝缘栅场效应管的漏极电压超过齐纳二极管的击穿电压时，经齐纳二极管给稳压电容充电，维持有源器件绝缘栅场效应管的栅源电压，有源器件绝缘栅场效应管保持打开状态，齐纳二极管防止稳压电容上的电荷被二极管泄放掉，给稳压电容漏电路径，以泄放多余的电荷，维持有源器件绝缘栅场效应管的栅源电压在一个周期内的恒定；

3)若有源器件绝缘栅场效应管的漏源电压增加，则有源器件绝缘栅场效应管栅源电压随着增加，使得流过有源器件绝缘栅场效应管的电流也增加，将有源器件绝缘栅场效应管的漏源电压拉低，形成负反馈环路，从而维持有源器件绝缘栅场效应管的栅源电压、流过有源器件绝缘栅场效应管的电流恒定，而漏源电压在一定范围内波动，实现消除电流纹波、维持LED两端电压恒定的目的。

本发明只需与LED灯串联，即可实现消除LED电流纹波，去除频闪，且不改变原电路的输入电流、功率等特性。

附图说明

图1是现有的带恒流驱动器的LED驱动电路组成图。

图2是图1所示电路中的主要工作波形。

图3是图1所示电路的等效原理框图。

图4是本发明实施例的电路结构组成图。

图5是本发明实施例(增加充电电阻)的电路结构组成图。

图6是本发明实施例利用放大器提高反馈增益的改进型消除LED电流纹波驱动电路的结构示意图。

图7是本发明实施例在调光应用中改善调光效果的电路结构组成图。

图8是图7所示电路中的主要工作波形图。

具体实施方式

参见图4～8，本发明所述电流纹波消除电路实施例设有放电电阻R1、稳压电容C1、双向二极管、有源器件绝缘栅场效应管M1和滤波电容C2；所述放电电阻R1与稳压电容C1并联，放电电阻R1与稳压电容C1并联电路的两端分别与有源器件绝缘栅场效应管M1的栅极和源极连接，双向二极的两端分别与有源器件绝缘栅场效应管M1的栅极和漏极连接，有源器件绝缘栅场效应管M1的源极外接LED驱动电路，有源器件绝缘栅场效应管M1的漏极外接LED灯的一端，LED灯的另一端与滤波电容C2的一端连接，滤波电容C2的另一端与有源器件绝缘栅场效应管M1的源极连接。

所述双向二极管可由2只反向齐纳二极管DZ1和DZ2串联组成。

所述双向二极管的两端可并联充电电阻R2。

所述消除LED纹波电路的一种改进型电路如图5所示。在齐纳二极管DZ1和DZ2两端并入阻值较大的电阻R2，为C1提供除齐纳二极管外的充电通路。

图6是本发明实施例利用放大器提高反馈增益的改进型消除LED电流纹波驱动电路的结构示意图。所述放电电阻R1与稳压电容C1并联电路和双向二极管的连接点，与有源器件绝缘栅场效应管M1之间设有运算放大器A，由于与放大器电路联合使用，因此提供更高的反馈环路增益，进一步减小LED电流的纹波。

图7是本发明实施例在调光应用中改善调光效果的电路结构组成图，在LED灯的供电输入端接入可控硅调光器Triac，图8给出了图7所示电路中主要的工作波形。Triac调光器输出存在开启点不一致的问题，导致其输出波形存在大小波(如图8中虚线所示VIN’和V+’)，进而影响到每一个周期内输入输出功率不同，而出现LED灯闪烁的问题。本发明能滤除该大小波，从而避免LED灯光闪烁的问题，极大改善了调光效果。

本发明可应用于各种LED驱动电路中，包括：稳压电路、滤波电路和有源器件组成的具有恒流功能的反馈电路。当与LED驱动电路相连时，流过负载的电流是不含交流分量的直流电流，但其输出电压是含有交流分量的电压。因此，本发明利用所述去纹波电路给LED负载提供恒定电流，通过反馈环路维持LED电流以及消除LED负载上的交流电压分量，以达到消除LED频闪的效果。

一种LED灯电流纹波消除方法，其具体步骤如下：

1)构建放电电阻与稳压电容并联电路，在放电电阻与稳压电容并联电路的一端分别连接一双向二极管和有源器件绝缘栅场效应管，双向二极管和有源器件绝缘栅场效应管分别与LED灯串接，放电电阻与稳压电容并联电路的另一端和LED灯的一端并联滤波电容；放电电阻与稳压电容并联电路的另一端外接LED驱动电路。

2)为反馈线路提供快速启动通道，当有源器件绝缘栅场效应管M1的漏极电压超过齐纳二极管DZ2的击穿电压时，经齐纳二极管DZ1和DZ2给稳压电容C1充电，维持有源器件绝缘栅场效应管M1的栅源电压，有源器件绝缘栅场效应管M1保持打开状态。齐纳二极管DZ1防止稳压电容C1上的电荷被二极管DZ2泄放掉，给稳压电容C1漏电路径，以泄放多余的电荷，维持有源器件绝缘栅场效应管M1的栅源电压在一个周期内的恒定。

3)若有源器件绝缘栅场效应管M1的漏源电压V_DS增加，则有源器件绝缘栅场效应管M1栅源电压V_GS随着增加，使得流过有源器件绝缘栅场效应管M1的电流也增加，将有源器件绝缘栅场效应管M1的漏源电压拉低，形成负反馈环路，从而维持有源器件绝缘栅场效应管M1的栅源电压、流过有源器件绝缘栅场效应管M1的电流恒定，而漏源电压在一定范围内波动，实现消除电流纹波、维持LED两端电压恒定的目的。

Claims (1)

1.一种LED灯电流纹波消除方法，其特征在于其具体步骤如下：

1)构建放电电阻与稳压电容并联电路，在放电电阻与稳压电容并联电路的一端分别连接一双向二极管和有源器件绝缘栅场效应管，双向二极管和有源器件绝缘栅场效应管分别与LED灯串接，放电电阻与稳压电容并联电路的另一端和LED灯的一端并联滤波电容；放电电阻与稳压电容并联电路的另一端外接LED驱动电路；

2)为反馈线路提供快速启动通道，当有源器件绝缘栅场效应管的漏极电压超过齐纳二极管的击穿电压时，经齐纳二极管给稳压电容充电，维持有源器件绝缘栅场效应管的栅源电压，有源器件绝缘栅场效应管保持打开状态，齐纳二极管防止稳压电容上的电荷被二极管泄放掉，给稳压电容漏电路径，以泄放多余的电荷，维持有源器件绝缘栅场效应管的栅源电压在一个周期内的恒定；

3)若有源器件绝缘栅场效应管的漏源电压增加，则有源器件绝缘栅场效应管栅源电压随着增加，使得流过有源器件绝缘栅场效应管的电流也增加，将有源器件绝缘栅场效应管的漏源电压拉低，形成负反馈环路，从而维持有源器件绝缘栅场效应管的栅源电压、流过有源器件绝缘栅场效应管的电流恒定，而漏源电压在一定范围内波动，实现消除电流纹波、维持LED两端电压恒定的目的。