CN202634752U

CN202634752U - 高效率led恒流源的纹波滤波电路

Info

Publication number: CN202634752U
Application number: CN 201220303256
Authority: CN
Inventors: 刘开展
Original assignee: XIAMEN FANGGUANG ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XIAMEN FANGGUANG ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-06-27

Abstract

本实用新型涉及LED照明技术领域，特别是涉及一种实现高效率LED恒流源的纹波滤波电路。本实用新型根据BJT三极管的内阻是可控可变的原理，通过电阻R2和电感L1对电流进行检测，其检测结果通过三极管放大单元进行精确调整，从而滤除电路中的低频纹波和开关脉冲纹波，使得电解电容上的电能恒定地流向LED负载，从而实现LED负载所得到的电流是几乎无纹波的纯恒流。本实用新型的有益效果是低频纹波达到≤1%，其滤波效率可达到97-99%。本实用新型的电路结构简单，电路元件少，体积小、成本低、电路的插入损耗仅1-3%，电路可靠性和工作效率高，使得产品的性价比大大提高。

Description

高效率LED恒流源的纹波滤波电路

技术领域

本实用新型涉及LED照明技术领域，特别是涉及一种实现高效率LED恒流源的纹波滤波电路。

背景技术

LED发光效率高，能耗低，成为节能照明灯的首选，是未来节能产品使用的主要趋势。现在对于数量多的LED灯串，大都采用恒流供电的方式，使得LED发光效率增高，使用寿命增加。LED恒流电源常常会出现由于市电导致的低频纹波及自身的开关电路所产生的高频脉冲干扰等综合性纹波，且由于LED是电压型负载，普通滤波电容上的微小电压变化都会引起负载LED电流的较大变化，从而导致其纹波系数更大。由于大纹波电流会使灯的亮度有100或120次/每秒的明暗变化，虽然这种变化人眼感觉不到，也不影响一般照明，短时间内人眼也感觉不到有任何异常。但是，如果长时间在这种明暗变化的灯光下工作时，会影响人眼的舒适度，容易产生视觉疲劳，会加速年青人的近视，或老年人的老花。此外，这种大纹波的灯光作为摄影照明时，由于摄影的扫描频率与光的纹波频率不同步，高纹波的照明会导致每幅图像的亮度不均匀，从而影响了影像的质量，因此无纹波（纹波系数≤1%）的LED灯源将成为对光线要求较高的应用场合的首选，例如：摄影棚、办公室、学校等。

目前LED恒流源低纹波电路的实现方式主要有以下几种：

一是在市电交流整流输出端及开关电路输入端之间加大电解电容，这种电路结构简单，成本低，滤波效果好，且电源的工作效率也较高，但其功率因素太低，一般为0.5-0.6PF，不符合国家电网的节电和安全的要求，不宜大量推广使用，特别是不宜在较大功率的电源中使用；

二是在市电交流整流输出端和开关电路输入端之间加入功率因素补偿电路，这是目前常用的方法，但这部分的成本较高，体积较大，电源的总工作效率降低较多；

三是在开关电路后面的整流输出端加很大的滤波电容，这种电路结构简单、电源的功率因素和工作效率可以做得较高，不过，这种电路的体积和成本会大幅度上升，比如：将20%的纹波降至1%，电容的体积和成本都要同时增大20倍左右，这在很多的时候，电源的体积不允许那么大，成本也不允许那么高，其使用范围自然受限。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种高效率LED恒流源的纹波滤波电路，目的在于解决现有技术中LED恒流低纹波电路元件数量多、体积大、结构复杂、稳定性差、效率低等问题，提供一种改进的用于消除LED恒流电源纹波的电路，减少电路元件数量，缩小体积、降低成本、降低损耗，提高电路可靠性、工作效率和滤波效果。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：高效率LED恒流源的纹波滤波电路，所述的纹波滤波电路是连接于恒流开关变压器整流输出端与LED负载之间，所述的纹波滤波电路是由电容C1、电阻R1、电容C2、电阻R2、三极管放大单元、二极管D1和电感L1组成，其中电容C1并联在恒流开关变压器整流输出端，电阻R1和电容C2串联后再与电容C1并联，电阻R2的一端连接于电阻R1和电容C2的连接处的共有端上，电阻R2的另一端接三极管放大单元的恒流控制端，三极管放大单元的输入端连接于电容C1和电阻R1的连接处的共有端，三极管放大单元的输出端与电感L1的一端相连接，电感L1的另一端接LED负载的一端，LED负载的另一端连接于电容C1和电容C2的连接处的共有端，二极管D1与三极管放大单元并联。

所述的电容C1将恒流开关电源的输出整流电流初步滤波成较为平稳的直流输出；所述电容C2通过电阻R1从电容C1中得到标准且平滑的电压；所述电阻R2和电感L1对输出电流进行检测，其中电阻R2和电感L1的直流内阻检测输出电流中的低频电流，所述电感L1的感抗检测输出电流中的开关脉冲；经过电阻R2和电感L1检测后的输出电流通过三极管放大单元的放大调整，即通过BJT管的内阻自动调整滤除低频纹波和开关脉冲纹波，将输出电流平滑成几乎无纹波的直流输出；所述的电阻R1、电阻R2和二极管D1还用于对三极管放大单元进行充放电保护，防止放大单元因过压或过流而损坏。

进一步的，所述的三极管放大单元由NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2组成的二级放大电路，三极管Q1的基极接电阻R2的一端，三极管Q1的集电极接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极接三极管Q2的集电极，三极管Q2 的发射极接二极管D1的阴极，三极管Q2的集电极接二极管D1的阳极，电感L1的一端接三极管Q2的集电极，电感L1的另一端为纹波滤波后的电源正极输出端，该正极输出端接LED负载的正极，该电源的负极输出端分别接电容C1、电容C2和LED负载的负极，该电源的负极输出端在纹波滤波前后都是直通的。

进一步的，所述的三极管放大单元是由PNP型三极管Q1和NPN型三极管Q2组成的二级放大电路，三极管Q1的基极接电阻R2的一端，三极管Q1的集电极接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极接三极管Q2的集电极，三极管Q2 的发射极接二极管D1的阳极，三极管Q2的集电极接二极管D1阴极，电感L1的一端接三极管Q2的集电极，电感L1的另一端为纹波滤波后的电源负极输出端，该负极输出端接LED负载的负极，该电源的正极输出端分别接电容C1、电容C2和LED负载的正极。

进一步的，所述的三极管放大单元是由极性互补的三极管Q1和三极管Q2构成的复合管放大电路。

进一步的，所述的三极管放大单元是由单个三极管组成的放大电路。

进一步的，所述的三极管放大单元是由三个三极管组成的三级放大电路。

本实用新型是通过三极管（BJT）的内阻是可控可变的原理，通过电阻R2和电感L1对电流进行检测，其检测结果通过三极管放大单元进行精确调整，从而滤除电路中的低频纹波和开关脉冲纹波，使得电解电容上的电能恒定地流向LED负载，从而实现LED负载所得到的电流是几乎无纹波的纯恒流。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型的电路能够使得LED恒流源中的低频纹波达到≤1%，其滤波效率可达到97-99%，滤波效率高；

（2）本实用新型的电路结构简单，电路元件少，体积小、成本低、电路的插入损耗仅1-3%，电路可靠性和工作效率高，使得产品的性价比大大提高。

附图说明

图1为本实用新型的第一实施例的电路原理图。

图2为本实用新型的第二实施例的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

实施例1，参考图1所示，本实用新型的一种高效率LED恒流源的纹波滤波电路，所述的纹波滤波电路是连接于恒流开关变压器整流输出端与LED负载之间，所述的纹波滤波电路是由电容C1、电阻R1、电容C2、电阻R2、三极管放大单元、二极管D1和电感L1组成，所述的三极管放大单元为 NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2组成的二级电路，其中电容C1并联在恒流开关变压器整流输出端，电阻R1和电容C2串联后再与电容C1并联，电阻R2的一端连接于电阻R1和电容C2的连接处的共有端上，电阻R2的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极接三极管Q2的集电极，三极管Q2 的发射极接二极管D1的阴极，三极管Q2的集电极接二极管D1阳极，电感L1的一端接三极管Q2的集电极，电感L1的另一端为纹波滤波后的电源正极输出端，该正极输出端接LED负载的正极，该电源的负极输出端分别接电容C1、电容C2和LED负载的负极。

恒流滤波工作原理是：滤波前的直流脉冲信号从V1V0接入，滤波后的纯直流电流从V2V0输出接LED负载，电容C1将恒流开关电源的输出整流电流初步滤波成较为平稳的直流输出；所述电容C2通过电阻R1从电容C1中得到标准且平滑的电压；所述电阻R2和电感L1中对输出电流进行检测，其中电阻R2和电感L1的直流内阻检测输出电流中的低频电流，所述电感L1的感抗检测输出电流中的开关脉冲；经过电阻R2和电感L1检测后的输出电流通过三极管Q1和三极管Q2的二级放大调整，即通过BJT三极管的内阻自动调整，滤除低频纹波和开关脉冲纹波，将输出电流平滑成几乎无纹波的直流输出，从而实现对流过LED负载的电流进行精确平滑调整，这种调整不改变电源的平均电流的大小，只消除高低频纹波，从而使LED得到几乎无纹波的恒流电流。同时电阻R1、电阻R2和二极管D1还组成充放电保护电路，确保三极管Q1、三极管Q2在任何时候不会因过流或超压而损坏。

实施例2，参考图2所示，本实用新型的一种高效率LED恒流源的纹波滤波电路，所述的纹波滤波电路是连接于恒流开关变压器整流输出端与LED负载之间，所述的纹波滤波电路是由电容C1、电阻R1、电容C2、电阻R2、三极管放大单元、二极管D1和电感L1组成，所述的三极管放大单元为PNP型三极管Q1和NPN型三极管Q2组成的二级电路，其中电容C1并联在恒流开关变压器整流输出端，电阻R1和电容C2串联后再与电容C1并联，电阻R2的一端连接于电阻R1和电容C2的连接处的共有端上，电阻R2的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极接三极管Q2的集电极，三极管Q2 的发射极接二极管D1的阳极，三极管Q2的集电极接二极管D1阴极，电感L1的一端接三极管Q2的集电极，电感L1的另一端为纹波滤波后的电源负极输出端，该负极输出端接LED负载的负极，该电源的正极输出端分别接电容C1、电容C2和LED负载的正极。

综上，本实用新型的高效率LED恒流源的纹波滤波电路，当三极管Q1是NPN型或PNP型时，三极管Q2是PNP型或NPN型，互补型复合管的取样电压只有0.7V左右，同极性的复合管的取样电压是1.4V左右，而MOS管的取样电压高达2-4V，滤波电路的总损耗与取样电压成一定的比例关系，所以降低V4与V2间的取样电压就能有效地降低滤波损耗，从而使整个电路的插入损耗大大降低，复合管可以使电源的滤波能力比单只管提高100倍以上，所以，电容C2的容量可以大大降低，这样滤波电路的体积和成本也进一步缩小，同时，电阻R1的电流也缩小100倍以上，电阻R1的压降可大大减少，这也进一步缩小了总的滤波损耗。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims

1.高效率LED恒流源的纹波滤波电路，其特征在于，所述的纹波滤波电路是连接于恒流开关变压器整流输出端与LED负载之间，所述的纹波滤波电路是由电容C1、电阻R1、电容C2、电阻R2、三极管放大单元、二极管D1和电感L1组成，其中电容C1并联在恒流开关变压器整流输出端，电阻R1和电容C2串联后再与电容C1并联，电阻R2的一端连接于电阻R1和电容C2的连接处的共有端上，电阻R2的另一端接三极管放大单元的恒流控制端，三极管放大单元的输入端连接于电容C1和电阻R1的连接处的共有端，三极管放大单元的输出端与电感L1的一端相连接，电感L1的另一端接LED负载的一端，LED负载的另一端连接于电容C1和电容C2的连接处的共有端，二极管D1与三极管放大单元并联，

所述的电容C1将恒流开关电源的输出整流电流初步滤波成较为平稳的直流输出；所述电容C2通过电阻R1从电容C1中得到标准且平滑的电压；所述电阻R2和电感L1对输出电流进行检测，其中电阻R2和电感L1的直流内阻检测输出电流中的低频电流，所述电感L1的感抗检测输出电流中的开关脉冲；经过电阻R2和电感L1检测后的输出电流通过三极管放大单元的放大调整，滤除低频纹波和开关脉冲纹波，将输出电流平滑成几乎无纹波的直流输出；所述的电阻R1、电阻R2和二极管D1还用于对三极管放大单元进行充放电保护。

2.根据权利要求1所述的高效率LED恒流源的纹波滤波电路，其特征在于，所述的三极管放大单元由NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2组成的二级放大电路，三极管Q1的基极接电阻R2的一端，三极管Q1的集电极接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极接三极管Q2的集电极，三极管Q2 的发射极接二极管D1的阴极，三极管Q2的集电极接二极管D1的阳极，电感L1的一端接三极管Q2的集电极，电感L1的另一端为纹波滤波后的电源正极输出端，该正极输出端接LED负载的正极，该电源的负极输出端分别接电容C1、电容C2和LED负载的负极。

3.根据权利要求1所述的高效率LED恒流源的纹波滤波电路，其特征在于，所述的三极管放大单元是由PNP型三极管Q1和NPN型三极管Q2组成的二级放大电路，三极管Q1的基极接电阻R2的一端，三极管Q1的集电极接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极接三极管Q2的集电极，三极管Q2 的发射极接二极管D1的阳极，三极管Q2的集电极接二极管D1阴极，电感L1的一端接三极管Q2的集电极，电感L1的另一端为纹波滤波后的电源负极输出端，该负极输出端接LED负载的负极，该电源的正极输出端分别接电容C1、电容C2和LED负载的正极。

4.根据权利要求1所述的高效率LED恒流源的纹波滤波电路，其特征在于，所述的三极管放大单元是由极性互补的三极管Q1和三极管Q2构成的复合管放大电路。

5.根据权利要求1所述的高效率LED恒流源的纹波滤波电路，其特征在于，所述的三极管放大单元是由单个三极管组成的放大电路。

6.根据权利要求1所述的高效率LED恒流源的纹波滤波电路，其特征在于，所述的三极管放大单元是由三个三极管组成的三级放大电路。