CN108575019B - 电流纹波消除电路 - Google Patents

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Abstract

一种电流纹波消除电路，包括功率管、第一电阻、稳压管、第一电容以及第二电阻。其中，第一电阻的第一端与功率管的漏极连接；稳压管的阴极与第一电阻的第二端连接；第一电容的第一端与稳压管的阳极以及功率管的栅极连接；以及第二电阻的第一端与功率管的栅极连接；且其中，第一电阻的第一端与功率管的漏极的共接点为输入端，以及功率管的源极、第二电阻的第二端与第一电容的第二端的共接点为输出端。

Description

电流纹波消除电路
技术领域
本发明涉及电流纹波消除电路，尤指一种应用于消除LED驱动系统电流纹波的电流纹波消除电路。
背景技术
一般而言，LED光源具有功耗低、重量轻、需要恒流驱动的特点。现有技术中，通常使用恒流输出来驱动LED负载，同时要求具有高功率因数，整流桥后无大电解电容，故由交流电网的正弦波所引起的低频纹波噪声传递到了输出端，造成LED灯出现闪烁(频闪)问题。例如输入源频率为50Hz，则恒流驱动模块输出的电流含有100Hz的纹波，滤波电容上的电压也含有100Hz的纹波。同时，流过LED负载的电流也含有100Hz的纹波，导致LED负载输出的光含有100Hz的频闪。尽管人的肉眼难以觉察这种低频频闪，但是人眼长期处在这种照明环境下，会造成视觉神经疲劳，危害人体健康。
请参阅图1及图2，图1为现有的电流纹波消除电路及LED控制电路的架构示意图，以及图2为现有的电流纹波消除电路的工作波形。如图1所示，现有的电流纹波消除电路1与储能电容C、恒流控制电路2及LED负载3连接，其中电流纹波消除电路1具有一功率管。图2的波形分别表示节点A1的电压、节点A2的电流以及所述功率管栅极A3的电压。
现有技术的电流纹波消除电路1为保证功率管工作在饱和区，需要外接较大的储能电容C。随着储能电容C容值的增加，其成本会升高，并且电容的体积也会显着增加。大体积的储能电容C可能无法满足新型LED灯具对于驱动PCB板体积的要求。因此，如何提供一种能抑制纹波，并可满足系统成本、效率和通用性的要求的电流纹波消除电路，即为各家业者亟待解决的课题。
发明内容
鉴于现有技术的种种缺失，本发明的主要目的，即在于提供一种能抑制纹波，并可满足系统成本、效率和通用性的要求的电流纹波消除电路。
为了达到上述目的及其他目的，本发明提供一种电流纹波消除电路，包括功率管、第一电阻、稳压管、第一电容以及第二电阻。其中，第一电阻的第一端与功率管的漏极连接；稳压管的阴极与第一电阻的第二端连接；第一电容的第一端与稳压管的阳极以及功率管的栅极连接；以及第二电阻的第一端与功率管的栅极连接；且其中，第一电阻的第一端与功率管的漏极的共接点为输入端，以及功率管的源极、第二电阻的第二端与第一电容的第二端的共接点为输出端。
在一实施例中，电流纹波消除电路还与一恒流控制电路、一LED负载以及一储能电容连接，其中，恒流控制电路的输出端与储能电容的第一端连接LED负载的输入端，电流纹波消除电路的输入端连接LED负载的输出端，以及电流纹波消除电路的输出端连接恒流控制电路的回路端与储能电容的第二端。
在一实施例中，恒流控制电路是具备高功率因数的LED恒流控制电路。
在一实施例中，LED负载是包括一个或多个LED的LED模组。
相较于现有技术，由于本发明的电流纹波消除电路中的功率管工作于饱和区，由第一电阻、第一电容、稳压管及第二电阻对功率管的栅极电压纹波进行滤波处理以使功率管减小其漏极的电流纹波，因此在小电流条件下，电流纹波比现有技术显着降低。此外，本发明的电流纹波消除电路结构简单、设计灵活，能够显着降低系统体积和成本以及极大扩宽应用领域，充分克服了现有技术中所具有的问题。
附图说明
图1为现有的电流纹波消除电路及LED控制电路的架构示意图。
图2为现有的电流纹波消除电路的工作波形。
图3为本发明一实施例的电流纹波消除电路及LED控制电路的架构示意图。
图4为本发明的电流纹波消除电路的工作波形。
符号说明：
1 现有技术的电流纹波消除电路
2 恒流控制电路
3 LED负载
4 电流纹波消除电路
A1、A2、A3 节点
B1、B2 节点
B3、B4 节点
C 储能电容
C1 第一电容
R1 第一电阻
R2 第二电阻
M 功率管
Z 稳压管
具体实施方式
以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可藉由其他不同的具体实施例加以施行或应用。
请参阅图3，图3为本发明一实施例的电流纹波消除电路及LED控制电路的架构示意图。如图所示，本发明的电流纹波消除电路4，包括功率管M、第一电阻R1、稳压管Z、第一电容C1以及第二电阻R2。其中，第一电阻R1的第一端与功率管M的漏极连接；稳压管Z的阴极与第一电阻R1的第二端连接；第一电容C1的第一端与稳压管Z的阳极以及功率管M的栅极连接；以及第二电阻R2的第一端与功率管M的栅极连接；且其中，第一电阻R1的第一端与功率管M的漏极的共接点为输入端B1，以及功率管M的源极、第二电阻R2的第二端与第一电容C1的第二端的共接点为输出端B4。
在一实施例中，功率管M可例如为NMOS管。本发明的电流纹波消除电路4中的功率管M工作于饱和区，由第一电阻R1、第一电容C1、稳压管Z及第二电阻R2对功率管M的栅极电压纹波进行滤波处理以使功率管M减小其漏极的电流纹波。
在一实施例中，电流纹波消除电路4还可与一恒流控制电路2、一LED负载3以及一储能电容C连接，其中，恒流控制电路2的输出端与储能电容C的第一端连接LED负载3的输入端，电流纹波消除电路4的输入端B1连接LED负载3的输出端，以及电流纹波消除电路4的输出端B4连接恒流控制电路2的回路端与储能电容C的第二端。
在一实施例中，恒流控制电路4可以是具备高功率因数的LED恒流控制电路。
在一实施例中，LED负载3可以是包括一个或多个LED的LED模组。
请参阅图4，图4为本发明的电流纹波消除电路的工作波形。图4的波形分别表示节点B1的电压、节点B2的电流以及功率管M栅极B3的电压。
进一步而言，功率管M工作于饱和区，在功率管M的栅极-源极电压(即VGS)固定时，其漏极电流不会随漏极-源极电压(即VDS)变化。在LED电流纹波消除电路4正常工作时，可分为以下两种情况。
第一种情况，当功率管M漏极-源极电压VDS高于稳压管Z的击穿电压BVZ时，通过第一电阻R1和稳压管Z对第一电容C1充电，充电电流值I1为
Figure BDA0001389247060000041
第二种情况，当功率管M漏极-源极电压VDS低于稳压管Z的击穿电压BVZ时，通过第二电阻R2对第一电容C1放电，放电电流值I2为
Figure BDA0001389247060000042
自适应地将功率管M的栅极-源极电压调整到适当的电压值，通过选择合适的第一电阻R1的阻值、第二电阻R2的阻值和第一电容C1的容值，以满足电流纹波和启动时间的要求。
由于本发明的电流纹波消除电路4采用优化技术，全输出电流范围无失真现象，可真正实现全输出电流范围零电流纹波，特别是在小电流条件下，电流纹波比现有技术显着降低。
综上所述，由于本发明的电流纹波消除电路中的功率管工作于饱和区，由第一电阻、第一电容、稳压管及第二电阻对功率管的栅极电压纹波进行滤波处理以使功率管减小其漏极的电流纹波，因此在小电流条件下，电流纹波比现有技术显着降低。此外，本发明的电流纹波消除电路结构简单、设计灵活，能够显着降低系统体积和成本以及极大扩宽应用领域，充分克服了现有技术中所具有的问题。
藉由以上较佳具体实施例的描述，本领域具有通常知识者当可更加清楚本发明的特征与精神，惟上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非用以限制本发明。因此，任何对上述实施例进行的修改及变化仍不脱离本发明的精神，且本发明的权利范围应如权利要求书所列。

Claims (3)

1.一种电流纹波消除电路，其特征在于，所述电流纹波消除电路包括：
功率管；
第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述功率管的漏极连接；
稳压管，所述稳压管的阴极与所述第一电阻的第二端连接；
第一电容，所述第一电容的第一端与所述稳压管的阳极以及所述功率管的栅极连接；
以及
第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述功率管的栅极连接；
其中，所述第一电阻的第一端与所述功率管的漏极的共接点为输入端，以及所述功率管的源极、所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第二端的共接点为输出端；
功率管工作于饱和区，在功率管的栅极-源极电压VGS固定时，其漏极电流不会随漏极-源极电压VDS变化，在电流纹波消除电路正常工作时，可分为以下两种情况：
第一种情况，当功率管的漏极-源极电压VDS高于稳压管的击穿电压BVZ时，通过第一电阻R1和稳压管对第一电容充电，充电电流值I1为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
第二种情况，当功率管的漏极-源极电压VDS低于稳压管的击穿电压BVZ时，通过第二电阻R2对第一电容放电，放电电流值I2为：
自适应地将功率管的栅极-源极电压调整到适当的电压值，通过选择合适的第一电阻的阻值、第二电阻的阻值和第一电容的容值，以满足电流纹波和启动时间的要求。
2.如权利要求1所述的电流纹波消除电路，其特征在于，所述电流纹波消除电路还与一恒流控制电路、一LED负载以及一储能电容连接，其中，所述恒流控制电路的输出端与所述储能电容的第一端连接所述LED负载的输入端，所述电流纹波消除电路的输入端连接所述LED负载的输出端，以及所述电流纹波消除电路的输出端连接所述恒流控制电路的回路端与所述储能电容的第二端。
3.如权利要求2所述的电流纹波消除电路，其特征在于，所述LED负载是包括一个或多个LED的LED模组。
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