CN107979892B - 基准电压控制电路、控制方法及应用其的纹波消除电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基准电压控制电路、控制方法及应用其的纹波消除电路，所述基准电压控制电路包括电压产生电路和基准产生电路，所述电压产生电路接收输入电压信号，所述输入电压信号在第一电阻上产生压降得的初始电压，当所述初始电压达到第一阈值电压时，或者当所述初始电压达到第二阈值电压一段时间后，所述电压产生电路输出第一电压信号；所述基准产生电路接收第一电压信号，根据所述第一电压信号输出基准电压信号。本发明可以优化LED负载的输出效率和纹波消除效果。

Description

基准电压控制电路、控制方法及应用其的纹波消除电路
技术领域
本发明涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种基准电压控制电路、控制方法及应用其的纹波消除电路。
背景技术
目前，LED灯负载一般是通过LED驱动电路将交流输入电源转换为直流电源来进行驱动的，LED驱动电路输出带有正弦纹波的直流电，当LED驱动电路带有功率因数校正功能时，则输出的直流电的纹波会更大。如图1所示，示意了现有技术纹波消除电路，包括LED驱动电路、输出电容C01、LED负载和纹波消除模块，其中纹波消除模块包括运放U01、运放U02、电容C02、调整管M01和采样电阻R01，输出电容C01并联在LED驱动电路两端，LED通过调整管M01和采样电阻R01接地，运放U01正相输入端连接M01漏极，反相输入端接收基准电压Vref，输出端连接电容C02一端和运放U02正相输入端，电容C02另一端接地，运放U02反相输入端连接调整管M01和采样电阻R01连接端，运放U02输出端连接调整管M01栅极。
根据采样电阻上R01上的电压设定基准电压Vref，流过LED负载的电流iLED流过采样电阻R01，采样电阻R01上的电压体现纹波电压，因而基准电压Vref体现纹波电压。运放U01同相输入端输入调整管漏极电压VD，反相输入端输入基准电压Vref，输出近似直流的电压VC，运放U02同相输入端输入电压VC，反相输入端输入采样电阻R01上的电压V01，运放U02控制电压V01接近近似直流的电压VC，从而控制流经调整管M01和LED负载的电流iLED为近似直流的电流，进而达到消除LED纹波的效果。通常纹波消除模块集成在片内，基准电压不可调，也就无法调节纹波消除的效果，也不能调整LED负载的输出效率，不利于纹波消除电路的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基准电压控制电路、控制方法及应用其的纹波消除电路，用于解决现有技术存在的纹波消除效果不好或者LED负载输出效率不高的情况。
为实现上述目的，本发明提供了一种基准电压控制电路，包括：
电压产生电路，接收输入电压信号，所述输入电压信号在第一电阻上产生压降得到初始电压，当所述初始电压达到第一阈值电压时，或者当所述初始电压达到第二阈值电压一段时间后，所述电压产生电路输出第一电压信号；
基准产生电路，接收第一电压信号，根据所述第一电压信号输出基准电压信号。
可选的，所述电压产生电路包括所述第一电阻和第一电流源，所述第一电阻第一端接收输入电压信号，当所述初始电压达到第一阈值电压时，或者，当所述初始电压达到第二阈值电压并延迟一段时间后，则控制第一电流源接入，第一电流源电流流经所述第一电阻，所述第一电阻第二端的电位作为第一电压信号。
可选的，所述基准电压控制电路集成在片内，所述第一电阻设置在片外。
可选的，所述电压产生电路还包括比较电路，所述比较电路接收所述初始电压与所述第一阈值电压，输出第一比较信号；或者，所述比较电路接收所述初始电压和所述第二阈值，输出第二比较信号。
可选的，当所述初始电压达到所述第一阈值电压时，所述第一比较信号控制所述第一电流源电流流经所述第一电阻，以得到第一电压信号。
可选的，所述电压产生电路还包括计时电路，所述计时电路接收所述第二比较信号，当所述初始电压达到所述第二阈值电压时，所述计时电路开始计时，当所述计时电路计时时间达到设定的阈值时间时，所述计时电路输出计时信号，控制所述第一电流源电流流经所述第一电阻，以得到第一电压信号。
可选的，所述电压产生电路还包括脉冲发生器，所述脉冲发生器接收所述第一比较信号或者计时信号，当所述初始电压达到所述第一阈值电压时，或者，当所述计时器计时到阈值时间时，所述脉冲发生器输出第一脉冲信号，所述第一脉冲信号控制所述第一电流源的电流流经所述第一电阻，以得到第一电压信号。
可选的，所述基准产生电路包括采样保持电路，所述采样保持电路接收第一电压信号，输出用于表征所述第一电压信号的采样信号，根据所述采样信号得到基准电压信号。
可选的，所述基准产生电路还包括转换模块，所述转换模块将所述采样信号转化为基准电压信号。
可选的，所述转换模块包括模数转换器和数模转换器，所述模数转换器将所述采样信号转化为数字信号；所述数模转换器将所述数字信号转化为基准电压信号。
可选的，所述转换模块包括多个比较器和选择电路，所述多个比较器分别将所述采样信号与多个参考电压比较，输出相应比较信号，所述比较信号控制选择电路得到基准电压信号。
本发明还提供一种纹波消除电路
包括以上任意一种基准电压控制电路，所述基准电压控制电路输出的基准电压信号用以滤除负载中的纹波。
可选的，所述纹波消除电路还包括调整管、第一运放、第二运放、电容和采样电阻；
所述调整管的第一端与负载连接，其第二端经采样电阻接地；
所述第一运放第一输入端接收所述基准电压信号，第二输入端连接所述调整管第一端；
所述电容第一端连接所述第一运放输出端，第二端接地；
所述第二运放第一输入端连接所述电容第一端，第二端连接所述调整管第二端，输出端连接所述调整管控制端。
本发明还提供一种基准电压控制方法：
接收输入电压信号，所述输入电压信号在第一电阻上产生压降得的初始电压，当所述初始电压达到第一阈值电压时，或者当所述初始电压达到第二阈值电压一段时间后，所述电压产生电路输出第一电压信号；根据所述第一电压信号得到基准电压信号。
与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：接收输入电压信号，所述输入电压信号在第一电阻上产生压降得的初始电压，当所述初始电压达到第一阈值电压时，或者当所述初始电压达到第二阈值电压一段时间后，所述电压产生电路输出第一电压信号；根据所述第一电压信号得到基准电压信号。将第一电阻设置在片外，纹波消除电路和基准电压控制电路集成在片内，通过设定第一电阻的大小优化纹波消除效果和LED负载输出效率。
附图说明
图1为现有技术纹波消除电路原理图；
图2为本发明基准电压控制电路原理图；
图3为电压产生电路一种原理图；
图4为电压产生电路另一种原理图；
图5为基准产生电路原理图；
图6为转换模块一种原理图；
图7为转换模块另一种原理图；
图8为基准电压信号产生波形图；
图9为应用基准电压控制电路的纹波消除电路原理图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图2所示，示意了本发明基准电压控制电路原理图，包括电压产生电路U1和基准产生电路U2，所述电压产生电路U1接收输入电压信号VIN，所述输入电压信号VIN在第一电阻上产生压降得到初始电压VD，当所述初始电压VD达到第一阈值电压Vth1时，或者所述初始电压VD达到第二阈值电压Vth2一段时间后，输出第一电压信号V1；所述基准产生电路U2接收第一电压信号V1，根据所述第一电压信号V1，输出基准电压信号Vref。
如图3所示，示意了电压产生电路U1一种原理图，包括比较电路U101、脉冲发生器U102、第一电流源I1(I1同时表征第一电流源电流大小)、第二电流源I2(I2同时表征第二电流源电流大小)、第一开关k1和第一电阻。所述第一电阻k1第一端接收输入电压信号VIN，所述第一电流源I1和第一开关k1串联，该串联电路第一端连接第一电阻第二端，第二端接地；所述第二电流源I2第一端连接第一电阻第二端，第二端接地或者连接其他电路，所述第二电流源I2电流为流经第一电阻R1的初始电流，I2在第一电阻第二端产生的电压为初始电压VD；所述比较电路U1同相输入端接收第一阈值电压Vth1，反相输入端接收初始电压VD，输出第一比较信号Vcom1。
当所述初始电压VD达到所述第一阈值电压Vth1时，所述第一比较信号Vcom控制脉冲发生器U2输出第一脉冲信号SPEN，所述第一脉冲信号SPEN控制所述第一开关k1导通，从而控制所述第一电流源电流I1流经所述所述第一电阻R1，流经所述第一电阻R1上的电流变为Iq，Iq＝I1+I2，所述第一电阻第二端的电压从VD变为第一电压V1，即所述电压产生电路U1输出的第一电压V1。
如图4所示，示意了电压产生电路U1另一种原理图，图4与图3的区别仅在于：图4还包括计时电路U103；所述比较电路接收所述初始电压VD和第二阈值电压Vth2，输出第二比较信号Vcom2，第二阈值电压作为输入电压VIN初始阶段选定的一个值。当所述输入信号VIN达到所述第二阈值电压Vth2时，所述比较电路U101输出第二比较信号Vcom2，控制所述计时电路U103开始计时，当所述计时电路U103计时到设定的阈值时间T1时，所述计时电路输出计时信号VT，所述计时信号VT控制第一开关k1导通，以得到第一电压信号V1。
如图5所示，示意了基准产生电路U2一种原理图，包括采样保持器U201和转换模块U202，所述采样保持器U201接收所述第一电压信号V1，输出采样信号Vs；所述转换模块U202接收所述采样信号Vs，输出基准电压信号Vref；
如图6所示，示意了转换模块U202的一种原理图，所述转换模块202包括模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)，所述模数转换器(ADC)将所述采样信号Vs转化为所述数字信号Digital，所述数模转换器(DAC)接收所述数字信号Digital，根据所述数字信号Digital，所述数模转换器(DAC)输出基准电压信号Vref。
如图7所示，示意了转换模块U202的另一种原理图，所述转换模块202包括多个比较器U701、U702、U703和选择电路U704，所述多个比较器分别将采样信号Vs和参考信号Vref1、Vref2、Vref3相比，得到比较信号VC1、VC2、VC3，所述选择电路U704接收所述比较信号VC1、VC2、VC3输出基准电压信号Vref。Vref1＜Vref2＜Vref3，当Vs＜Vref1时，所述选择电路选择第一基准电压输出；当Vref1＜Vs＜Vref2时，所述选择电路选择第二基准电压输出；当Vref2＜Vs＜Vref3时，所述选择电路选择第三基准电压输出；当Vs＞Vref3时，所述选择电路选择第四基准电压输出，所述第一基准电压＜第二基准电压＜第三基准电压＜第四基准电压。
如图8所示，示意了基准电压信号产生波形图，当初始电压VD达到第一阈值电压Vth1时，第一开关k1导通，流过第一电阻R1的电流从I1变为Iq，Iq＝I1+I2，第一电阻R1第二端的电压变为第一电压V1。
如图9所示，示意了应用基准电压控制电路的纹波消除电路，交流输入电压经过LED驱动电路U00得到输入电压VIN，输入电压VIN和地之间接LED负载和纹波消除电路，LED负载正极和地之间并联电容C01。所述纹波消除电路包括基准电压控制电路U01、第一运放U02、第二运放U03、电容C01、采样电阻R01和调整管M01。所述基准电压控制电路U01输入端接收输入电压VIN，输出端输出基准电压信号Vref；所述第一运放U02第一输入端接收所述基准电压信号Vref，第二输入端连接所述调整管M01第一端；所述电容C01第一端连接所述第一运放U02输出端，第二端接地；所述第二运放U03第一输入端连接所述电容C01第一端，第二端连接所述调整管M01第二端，输出端连接所述调整管M01控制端。
基准电压控制电路的输入电压VIN包含输入至负载的纹波电压，其输出的基准电压Vref也包含输入至负载的纹波电压。第一运放U02同相输入端接收负载输出端的电压VD，反相输入端接收基准电压Vref，输出近似为直流的电压VC；第二运放U03同相输入端输入近似直流的电压VC，反相输入端接收采样电阻R01上电压V01，第二运放U03控制电压V01接近电压VC，即控制采样电阻R01上的电压V01接近直流电压，流经调整管M01和LED负载的电流接近直流电流，从而达到消除负载纹波的效果。所述纹波消除电路可以集成在片内，所述第一电阻R1设置在片外，当纹波消除效果满足要求时，可以通过设置片外的第一电阻R1来进一步提高负载的输出效率；或者，当负载的输出效率满足要求，可以通过设置片外第一电阻R1来进一步提高纹波消除效果；通过片外设置第一电阻R1，本发明可以优化纹波消除效果和LED负载输出效率。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基准电压控制电路，包括：
电压产生电路，接收输入电压信号，所述输入电压信号在第一电阻上产生压降得到初始电压，当所述初始电压达到第一阈值电压时，或者当所述初始电压达到第二阈值电压一段时间后，所述电压产生电路输出第一电压信号；
基准产生电路，接收第一电压信号，根据所述第一电压信号输出基准电压信号；
其中，所述输入电压信号包含输入至负载的纹波电压，所示基准电压信号也包含输入至负载的纹波电压；
所述电压产生电路包括所述第一电阻和第一电流源，所述第一电阻第一端接收输入电压信号，当所述初始电压达到第一阈值电压时，或者，当所述初始电压达到第二阈值电压并延迟一段时间后，则控制第一电流源接入，第一电流源电流流经所述第一电阻，所述第一电阻第二端的电位作为第一电压信号。
2.根据权利要求1所述的基准电压控制电路，其特征在于：所述基准电压控制电路集成在片内，所述第一电阻设置在片外。
3.根据权利要求1或2任意一种所述的基准电压控制电路，其特征在于：所述电压产生电路还包括比较电路，所述比较电路接收所述初始电压与所述第一阈值电压，输出第一比较信号；或者，所述比较电路接收所述初始电压和所述第二阈值电压，输出第二比较信号。
4.根据权利要求3所述的基准电压控制电路，其特征在于：当所述初始电压达到所述第一阈值电压时，所述第一比较信号控制所述第一电流源电流流经所述第一电阻，以得到第一电压信号。
5.根据权利要求3所述的基准电压控制电路，其特征在于：所述电压产生电路还包括计时电路，所述计时电路接收所述第二比较信号，当所述初始电压达到所述第二阈值电压时，所述计时电路开始计时，当所述计时电路计时时间达到设定的阈值时间时，所述计时电路输出计时信号，控制所述第一电流源电流流经所述第一电阻，以得到第一电压信号。
6.根据权利要求1所述的基准电压控制电路，其特征在于：所述基准产生电路包括采样保持电路，所述采样保持电路接收第一电压信号，输出用于表征所述第一电压信号的采样信号，根据所述采样信号得到基准电压信号。
7.根据权利要求6所述的基准电压控制电路，其特征在于：所述基准产生电路还包括转换模块，所述转换模块将所述采样信号转化为基准电压信号。
8.根据权利要求7所述的基准电压控制电路，其特征在于：所述转换模块包括模数转换器和数模转换器，所述模数转换器将所述采样信号转化为数字信号；所述数模转换器将所述数字信号转化为基准电压信号。
9.根据权利要求7所述的基准电压控制电路，其特征在于：所述转换模块包括多个比较器和选择电路，所述多个比较器分别将所述采样信号与多个参考电压比较，输出相应比较信号，所述比较信号控制选择电路得到基准电压信号。
10.一种纹波消除电路，其特征在于：
包括权利要求1-9的任意一种基准电压控制电路，所述基准电压控制电路输出的基准电压信号用以滤除负载中的纹波。
11.根据权利要求10所述的纹波消除电路，用于消除输入到负载的纹波，其特征在于：
所述纹波消除电路还包括调整管、第一运放、第二运放、电容和采样电阻；
所述调整管的第一端与负载连接，其第二端经采样电阻接地；
所述第一运放第一输入端接收所述基准电压信号，第二输入端连接所述调整管第一端；
所述电容第一端连接所述第一运放输出端，第二端接地；
所述第二运放第一输入端连接所述电容第一端，第二端连接所述调整管第二端，输出端连接所述调整管控制端。
12.一种基准电压控制方法，其特征在于：
接收输入电压信号，所述输入电压信号在第一电阻上产生压降得到初始电压，当所述初始电压达到第一阈值电压时，或者当所述初始电压达到第二阈值电压一段时间后，控制第一电流源接入，第一电流源电流流经所述第一电阻，所述第一电阻第二端的电位作为第一电压信号；根据所述第一电压信号得到基准电压信号；
其中，所述输入电压信号包含输入至负载的纹波电压，所示基准电压信号也包含输入至负载的纹波电压。
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