CN109788606A - 纹波消除电路和方法以及led电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纹波消除电路和方法以及LED电路，所述纹波消除电路包括纹波消除模块和第一电压产生电路，所述纹波消除模块与负载串联，所述第一电压产生电路与所述负载和纹波消除模块组成的串联结构并联；所述第一电压产生电路输出第一电压至所述纹波消除模块，所述第一电压表征负载的压降，所述纹波消除模块根据负载两端的电压和所述第一电压，以滤除负载电流的纹波。本发明降低了功率损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种纹波消除电路和方法以及LED电路。
背景技术
在一些应用场合，电流电压纹波会对电路和负载的工作产生不好的影响，往往需要对纹波进行消除，尤其是在LED控制电路中。如图1所示，示意了现有技术中在LED控制中的纹波消除电路，交流输入电压经过LED驱动电路U00得到电压VIN，将LED、调整管M1和电阻R1依次串联在电压VIN和地端之间，调整管M1的控制端连接运放放大器的输出端，运算放大器的第一输入端连接第一电压VC，运算放大器的第二输入端连接电阻R1和调整管M1的公共端，所述运算放大器和地之间连接有电容C1，所述第一电压VC根据LED和调整管M1公共端的电压VD进行调节。所述电压VD连接到比较器comp1的第一输入端，所述比较器第二输入端接收参考电压，所述第一比较器的输出通过控制开关管K1和K2的开关和闭合，从而控制电容C1进行充电和放电。电阻R1上的电压等于第一电压VC，故通过LED的电流为VC/R1，从而消除了电路纹波。
但现有技术中，LED回路中串联有电阻R1，且电阻R1越大，纹波越小，故在LED的纹波消除控制中，一般需要电阻R1较大，这样会造成比较大的功率损耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种功率损耗较小的纹波消除电路和方法以及LED电路，解决现有技术存在的功率损耗较大的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种纹波消除电路，包括纹波消除模块和第一电压产生电路，所述纹波消除模块与负载串联，所述第一电压产生电路与所述负载和纹波消除模块组成的串联结构并联；
所述第一电压产生电路输出第一电压至所述纹波消除模块，所述第一电压表征负载的压降，所述纹波消除模块根据负载两端的电压和所述第一电压，以滤除负载电流的纹波。
可选的，当负载两端的压差趋近于所述第一电压时，负载电流保持稳定。
可选的，所述纹波消除模块包括第一调整管和第一运算放大器，所述第一调整管与负载串联，所述第一调整管的控制端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的第一输入端接收负载负端的电压和所述第一电压做和后的电压，所述第一运算放大器的第二输入端接收负载正端的电压，或所述第一运算放大器的第一输入端接收负载负端的电压，所述第一运算放大器的第二输入端接收负载正端的电压和所述第一电压做差后的电压，或所述第一运算放大器的第一输入端接收负载正端的电压和负载负端的电压做差后的电压，所述第一运算放大器的第二输入端接收所述第一电压。
可选的，所述第一电压产生电路接收表征母线电压的电压信号，输出第一电压，所述第一电压与第一电流参考值成比例，使得第一电流保持稳定，所述第一电流为流经第一电压产生电路的电流。
可选的，所述第一电压产生电路包括第一电阻、第二调整管、第二运算放大器和第一电压产生模块，所述第二调整管和第一电阻依次串联组成的串联结构与负载和纹波消除模块组成的串联结构并联，所述第一电压产生模块接收表征母线电压的电压信号，其输出端输出第一电压到所述第二运算放大器的第一输入端，第二运算放大器的第二输入端连接所述第一电阻和所述第二调整管的公共端，所述第二运算放大器的输出端连接所述第二调整管的控制端，所述第一电流为通过第一电阻的电流。
可选的，所述第一电压产生模块包括第一电容，所述第一电容连接在所述第二运算放大器的第一输入端和地之间，所述第一电压产生模块接收表征母线电压的电压信号，比较表征母线电压的电压信号和参考电压，对第一电容进行充电和放电，所述第一电流参考值为所述第一电容上的电压，所述第一电压与所述第一电容上的电压成比例。
可选的，所述表征母线电压的电压信号为负载正端的电压。
可选的，所述第一电压产生电路还包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接负载正端，所述第二电阻的另一端连接第二调整管的一端，所述表征母线电压的电压信号为第二电阻和第二调整管公共端的电压。
可选的，所述第一电压为第二电阻的压降。
可选的，所述参考电压的最小值为负载电流和第一调整管导通电阻的乘积。
本发明还提供了一种纹波消除方法，基于纹波消除电路，所述纹波消除电路包括纹波消除模块和第一电压产生电路，所述纹波消除模块与负载串联，所述第一电压产生电路与所述负载和纹波消除模块组成的串联结构并联，输出第一电压，根据负载两端的电压和所述第一电压，以滤除负载电流的纹波，当负载两端的压差趋近于所述第一电压时，负载电流保持稳定。
本发明还提供了一种LED控制电路，包括LED驱动电路和以上任意一种纹波消除电路，所述的LED驱动电路接收交流输入后并经整流得到输入电压给LED负载供电。
与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：本发明在和负载并联的第一电压产生电路中接收表征母线电压的电压信号，得到与第一电流参考值成比例的第一电压，使得第一电流保持稳定，并令第一电压为负载两端的压降，由于第一电压已经保持稳定，即负载的电压保持稳定，从而使得负载电流保持稳定，滤除负载电流的纹波。本发明在负载支路中不需要串联有电阻，从而降低了功率损耗。
附图说明
图1为现有技术纹波消除电路的电路示意图；
图2为本发明纹波消除电路实施例的示意图；
图3为本发明第一电压产生电路实施例一的示意图；
图4为本发明第一电压产生电路实施例二的示意图。
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。
本发明提供了一种纹波消除电路，包括纹波消除模块和第一电压产生电路，所述纹波消除模块与负载串联，所述第一电压产生电路与所述负载和纹波消除模块组成的串联结构并联；所述第一电压产生电路输出第一电压至所述纹波消除模块，所述第一电压表征负载的压降，所述纹波消除模块根据负载两端的电压和所述第一电压，以滤除负载电流的纹波。
所述第一电压产生电路接收表征母线电压的电压信号，输出第一电压，所述第一电压与第一电流参考值成比例，使得第一电流保持稳定，所述第一电流为流经第一电压产生电路的电流。
当负载两端的压差趋近于所述第一电压时，负载电流保持稳定。
图2给出了本发明纹波消除电路实施例的示意图，本发明提供了一种纹波消除电路，包括纹波消除模块和第一电压产生电路，所述纹波消除模块与负载串联，所述负载为LED，所述第一电压产生电路与所述负载LED和纹波消除模块组成的串联结构并联；所述第一电压产生电路输出第一电压V1至所述纹波消除模块，所述纹波消除模块根据负载两端的电压LED+、LED-和所述第一电压V1，以滤除负载电流的纹波。
所述纹波消除模块包括第一调整管M1和第一运算放大器U1，所述第一调整管M1与负载串联，所述负载为LED，所述第一调整管M1的控制端连接所述第一运算放大器U1的输出端，所述第一运算放大器U1的第一输入端接收负载负端的电压LED-，所述第一运算放大器U1的第二输入端接收负载正端的电压LED+和所述第一电压V1做差后的电压，即输入LED+-V1，当第二运算放大器两个输入端的电压相等时，负载电流保持稳定。
所述第一电压产生电路接收表征母线电压的电压信号，输出第一电压V1，所述第一电压V1与第一电流i1参考值成比例，使得第一电流i1保持稳定，所述第一电流i1为流经第一电压产生电路的电流。
图3给出了本发明第一产生电路的实施例一，所述第一电压产生电路包括第一电阻R1、第二调整管M2、第二运算放大器U2和第一电压产生模块，所述第二调整管M2和第一电阻R1依次串联组成的串联结构与负载LED和纹波消除模块组成的串联结构并联，所述第一电压产生模块接收表征母线电压的电压信号，其输出端输出第一电压V1到所述第二运算放大器U2的第一输入端，第二运算放大器U2的第二输入端连接所述第一电阻R1和所述第二调整管M2的公共端，所述第二运算放大器U2的输出端连接所述第二调整管M2的控制端。第一电流i1为通过第二调整管M2的电流，所述表征母线电压的电压信号为负载正端的电压。
所述第一电压产生模块还包括第一电容C1、比较器comp1、开关K1、开关K2、电流源I1和电流源I2，所述第一电容C1连接在所述第二运算放大器U2的第一输入端和地之间，所述比较器comp1的第一端输入端连接负载LED的正端，所述比较器comp1的第二输入端接收参考电压Vref，通过比较负载LED正端的电压(表征母线电压的电压信号)和参考电压Vref，所述比较器comp1输出通过控制开关K1和开关K2的断开和闭合，对第一电容C1进行充电和放电，所述第一电容C1上的电压V2为第一电流i1参考值，故所述第一电压V1与第一电压V1成比例，即V1＝K*V2。一般第一电容C1的容量取值很大，故认为第一电容C1上的电压V2保持稳定，所以第一电压V1保持稳定。
在上述实施例一中，所述表征母线电压的电压信号为负载正端的电压。但这时候的电压很大，一般采用电阻进行分压，更加符合比较器的输入电压要求，故在图4所示的实施例二中，在实施例一的基础上，所述第一电压产生电路还包括第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端连接负载正端，所述第二电阻R2的另一端连接第二调整管M2的一端，所述第一电压产生模块接收表征母线电压的电压信号，所述所述表征母线电压的电压信号为第二电阻R2和第二调整管M2公共端的电压。
在图4所示的实施例二中，所述第一电压V1的选择可以和实施例一中相同，第一电压与第一电容C1上的电压成比例，即V1＝K*V2。
但所述第一电压V1也可以为第二电阻R2上的压降。第二电阻R2上的压降还是与第一电容C1上电压V2成比例，让负载的压降为第二电阻R2的压降，可以通过设定，使得第一调整管M1的drain端电压最小，第一调整管M1的压降最小，从而可以使得第一调整管的功耗最小。
在实施例二的纹波消除电路中，当第一调整管M1的drain端电压变小时，第一调整管的源极和栅极的压差Vgs会变大，通过第一调整管的电流变大。当第一调整管M1的drain端电压小到一定值，电路中足够大的电流时，则第一调整管M1的drain端电压不能再降低，此时为第一调整管M1功耗最少时的点。第一调整管M1的drain端的最低电压为负载电流和调整管M1的导通电阻，即iLED*Ron。
本发明中的实施例中是利用所述参考电压Vref的最小值为负载电流和第一调整管导通电阻的乘积，即iLED*Ron，以达到所述目的，使得第一调整管M1功耗最少。
上述仅仅给出了本发明的两个实施例，在其他的实施例中，所述第一运算放大器U1的第一输入端接收负载负端的电压LED-和所述第一电压V1做和后的电压，所述第一运算放大器U2的第二输入端接收负载正端的电压LED+。在另外的实施例中，所述第一运算放大器U1的第一输入端接收负载正端的电压LED+和负载负端的电压LED-做差后的电压，所述第一运算放大器的第二输入端接收所述第一电压V1，这些方式均在本发明的保护范围内。
上述电路中，在和负载并联的第一电压产生电路中接收表征母线电压的电压信号，得到与第一电流参考值成比例的第一电压，利用第二运算放大器U2和第二调整管M2使得第一电流保持稳定(消除纹波)，并利用第一运算放大器U1和第一调整管M1使得第一电压为负载两端的压降，由于第一电压V1已经保持稳定，即负载的电压保持稳定，从而使得负载电流保持稳定，滤除了负载电流的纹波。
本发明在和负载并联支路中消除通过该支路电流的纹波，得到表征所述支路电流的参考值的第一电压，并令第一电压为负载两端的压降，由于第一电压已经消除了纹波，即负载的电压消除了纹波，从而使得负载电流滤除纹波。
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)
1.一种纹波消除电路，其特征在于：包括纹波消除模块和第一电压产生电路，所述纹波消除模块与负载串联，所述第一电压产生电路与所述负载和纹波消除模块组成的串联结构并联；
所述第一电压产生电路输出第一电压至所述纹波消除模块，所述第一电压表征负载的压降，所述纹波消除模块根据负载两端的电压和所述第一电压，以滤除负载电流的纹波。
2.根据权利要求1所述的纹波消除电路，其特征在于：当负载两端的压差趋近于所述第一电压时，负载电流保持稳定。
3.根据权利要求1或2所述的纹波消除电路，其特征在于：所述纹波消除模块包括第一调整管和第一运算放大器，所述第一调整管与负载串联，所述第一调整管的控制端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的第一输入端接收负载负端的电压和所述第一电压做和后的电压，所述第一运算放大器的第二输入端接收负载正端的电压，或所述第一运算放大器的第一输入端接收负载负端的电压，所述第一运算放大器的第二输入端接收负载正端的电压和所述第一电压做差后的电压，或所述第一运算放大器的第一输入端接收负载正端的电压和负载负端的电压做差后的电压，所述第一运算放大器的第二输入端接收所述第一电压。
4.根据权利要求1或2所述的纹波消除电路，其特征在于：所述第一电压产生电路接收表征母线电压的电压信号，输出第一电压，所述第一电压与第一电流参考值成比例，使得第一电流保持稳定，所述第一电流为流经第一电压产生电路的电流。
5.根据权利要求4所述的纹波消除电路，其特征在于：所述第一电压产生电路包括第一电阻、第二调整管、第二运算放大器和第一电压产生模块，所述第二调整管和第一电阻依次串联组成的串联结构与负载和纹波消除模块组成的串联结构并联，所述第一电压产生模块接收表征母线电压的电压信号，其输出端输出第一电压到所述第二运算放大器的第一输入端，第二运算放大器的第二输入端连接所述第一电阻和所述第二调整管的公共端，所述第二运算放大器的输出端连接所述第二调整管的控制端。
6.根据权利要求5所述的纹波消除电路，其特征在于：所述第一电压产生模块包括第一电容，所述第一电容连接在所述第二运算放大器的第一输入端和地之间，所述第一电压产生模块接收表征母线电压的电压信号，比较表征母线电压的电压信号和参考电压，对第一电容进行充电和放电，所述第一电流参考值为所述第一电容上的电压，所述第一电压与所述第一电容上的电压成比例。
7.根据权利要求6所述的纹波消除电路，其特征在于：所述表征母线电压的电压信号为负载正端的电压。
8.根据权利要求6所述的纹波消除电路，其特征在于：所述第一电压产生电路还包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接负载正端，所述第二电阻的另一端连接第二调整管的一端，所述表征母线电压的电压信号为第二电阻和第二调整管公共端的电压。
9.根据权利要求8所述的纹波消除电路，其特征在于：所述第一电压为第二电阻的压降。
10.根据权利要求8或9任意一项所述的纹波消除电路，其特征在于：所述参考电压的最小值为负载电流和第一调整管导通电阻的乘积。
11.一种纹波消除方法，基于纹波消除电路，所述纹波消除电路包括纹波消除模块和第一电压产生电路，所述纹波消除模块与负载串联，所述第一电压产生电路与所述负载和纹波消除模块组成的串联结构并联，其特征在于：
输出第一电压，根据负载两端的电压和所述第一电压，以滤除负载电流的纹波，当负载两端的压差趋近于所述第一电压时，负载电流保持稳定。
12.一种LED控制电路，其特征在于：包括LED驱动电路和权利要求1-10任意一种纹波消除电路，所述的LED驱动电路接收交流输入后并经整流得到输入电压给LED负载供电。
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