CN203378105U - 一种低纹波斩波电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低纹波斩波电路，该电路包括依顺序串联的发光二极管串、电感、开关管和取样电阻；其中，发光二极管串的正端接电源输入端，其负端接电感的一端，电感的另一端接开关管的第一端，开关管的第二端串取样电阻后接地；开关管的第三端通过偏置电阻和电源输入端连接，以获得导通开关管的偏置电压；还包括一比较器，该比较器的同相输入端接参考电压，反相输入端接在开关管和取样电阻之间的连接点上，其输出端接开关管的第三端，当反相输入端的电压大于参考电压时，所述输出端输出低电平，拉低偏置电压以使开关管断开。本实用新型采用低成本的单级PFC线路拓扑实现了高功率因数的同时还有效消除了其带来的工频纹波对电路的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED灯领域，尤其涉及一种低纹波斩波电路。
背景技术
LED因功耗低、寿命长等特点，在越来越广阔的领域中得到应用，尤其在照明领域中已经逐渐替代白炽灯成为主流产品。其驱动电源为提高电利用率（功率因数）通常采用双级PFC线路拓扑或单极PFC线路拓扑。其中，采用双级PFC线路拓扑电路复杂，成本高昂；采用单极PFC线路拓扑会由于其未使用电解电容的缘故而输出较高的工频纹波，该工频纹波产生的纹波电流经过LED产生的功耗和热量，使LED整体功耗上升和使用寿命降低，并引发人体肉眼可以识别的频闪现象。
因此有必要设计一种可行、成本低且能有效抑制纹波的电路，用于克服采用单级PFC线路拓扑而引发的上述问题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种低纹波斩波电路，旨在解决单级PFC线路拓扑的工频纹波引起的功耗问题，和由此引起LED使用寿命降低及人体肉眼可以识别的频闪问题。
为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种低纹波斩波电路，包括：
依顺序串联的发光二极管串、电感、开关管和取样电阻；其中，所述发光二极管串的正端接电源输入端，其负端接所述电感的一端，所述电感的另一端接所述开关管的第一端，所述开关管的第二端串所述取样电阻后接地；
所述开关管的第三端通过偏置电阻和所述电源输入端连接，以获得导通所述开关管的偏置电压；
该电路还包括一比较器，该比较器的同相输入端接参考电压，其反相输入端接在所述开关管和取样电阻之间的连接点上，该比较器的输出端接所述开关管的第三端，当电流纹波的峰值电压大于所述参考电压时，所述输出端输出低电平，拉低所述偏置电压以断开所述开关管。
本实用新型的有益效果是：1、由于设置一电感，根据其阻抗特性，可以滤除部分工频纹波，从而对人体肉眼可识别的频闪起到有效的抑制作用，实现LED照明的无频闪功能；2、由于设置了一个用于控制电路导通和断开的开关管和一个控制该开关管导通和截止的比较器，该比较器的同相输入端接一参考电压，反相输入端用于检测电路某一节点的电压，由于该节点处的电压掺杂有工频纹波电压，因此会有一定的波动幅度，当该节点的电压大于参考电压时（表示波动幅度超出了LED的正常工作范围），该比较器输出低电平，使开关管截止，电路处于开路状态，以消除纹波电流对LED的影响，降低纹波电流对LED产生的热量，降低电路的功率损耗，有效延长LED的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的低纹波斩波电路的电路框图；
图2是本实用新型的低纹波斩波电路的电路连接图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1，一种低纹波斩波电路，包括：
依顺序串联的发光二极管串1、电感2、开关管3和取样电阻4，开关管有第一端a、第二端b和第三端c，第三端c控制第一端a和第二端b之间的电流导通和断开；其中，发光二极管串1的正端接电源输入端V+，发光二极管串1的负端接电感2的一端，电感2的另一端接开关管3的第一端a，开关管3的第二端b串取样电阻4后接地；
开关管3的第三端c通过偏置电阻5和电源输入端V+连接，以获得导通所述开关管3的偏置电压；其中，偏置电阻5的作用是为了防止电源输入端V+的电压浪涌过大对开关管3造成损害，同时为开关管3提供合适的静态工作点；
还包括一比较器6，该比较器6的同相输入端接参考电压Vref，该比较器6反相输入端接在开关管3和取样电阻4之间的连接点上，该比较器6输出端接所述开关管3的第三端c，当反相输入端的电压大于参考电压Vref时，比较器6的输出端输出低电平，拉低偏置电压以断开开关管3。
优选的，该电路还包括一稳压管，该稳压管的阴极接开关管3的第三端c，该稳压管的阳极接地。该稳压管的设置是为了防止过压的产生，保护电路。
优选的，发光二极管串1和电感2串联所形成的电路上还并联一续流二极管，该续流二极管的阴极连接在发光二极管串1的正端，该续流二极管的阳极连接在电感2和开关管3之间的连接点上。当开关管3断开时，发光二极管串1、电感2和续流二极管形成一闭合回路，电感2释放电流供发光二极管串1使用。因此，该续流二极管起续流作用。
在具体应用中，开关管3为NMOS晶体管，该开关管3的第一端a为漏极，开关管3的第二端b为源极，开关管3的第三端c为栅极。当然，也可以采用其他的晶体管。
下面对该电路的原理做一详细阐述：
以电源输入端为起点，电流流经发光二极管串1、电感2、开关管3和取样电阻4，实质上，该电流由多种成分组成，其包括用于驱动发光二极管串1发光的工作电流，和加载在该工作电流上的纹波电流等，该纹波电流为无效电流并对电路有一定的副作用，如增加了电路的整体功耗、使LED发热而降低其使用寿命，且产生人体肉眼可以识别的频闪，因此需要采取措施对波纹进行抑制以消除这些副作用；其中，上述电感2的设置就利用了其阻抗特性对频闪进行了有效的抑制。为解决纹波电流增加了电路功耗和降低LED使用寿命的问题，本实用新型因此设置了开关管3，该开关管3控制电流的导通和截止，即可以设定一个安全范围（在该范围内，LED功耗和发热处于正常水平），当超出该范围时，开关管3断开，当在该范围之内时，开关管3导通，可以理解，利用这一机制可以有效的降低或消除纹路电流对电路（或LED）的影响。作为判断本电路是否处于安全范围的依据，本实用新型设置了取样电阻4，利用该取样电阻4的电压值VR作为所述依据，并设置一比较器6，该比较器6的同相输入端接一参考电压Vref，该比较器6的反相输入端则用于输入所述电压值VR，当Vref<VR时,则表明电压超出安全范围，根据比较器6的原理，其输出端输出低电平，将开关管3的第三端c电压拉低，开关管3截止，电路断路以消除纹波对电路的影响，当Vref>VR时,则表明电压处于安全范围内，根据比较器6的原理，其输出端输出高电平，将开关管3的第三端c电压拉升，开关管3导通，利用导通/截止的机制使电路（或LED）始终工作在安全范围内。需要说明的是，本实用新型解决的是纹波在峰值状态下产生的纹波过流电流对电路的损害，由于过流时间短，开关管3是在过流时间内短暂关断，即关断时间为nS级或μS级，因此在解决纹波影响的同时不会产生新的闪屏。
为了使上述阐述的内容更清晰，下面结合具体元器件列举一细化的电路连接图，以作参考：
需要说明的是，为方便阐述，本实施例使用R1代表偏置电阻，R2代表取样电阻，但并不用于限制本实用新型，如为了分散功率，偏置电阻可以有两个以上的电阻构成，取样电阻也可以有两个以上的的电阻构成。
请参阅图2，依顺序串联的发光二极管串、电感L、NMOS晶体管VT和取样电阻R2；其中，发光二极管串的正端接电源输入端V+，发光二极管串的负端接电感L的一端，电感L的另一端接NMOS晶体管VT的漏极，NMOS晶体管VT的源极串取样电阻R2后接地；NMOS晶体管VT的栅极通过偏置电阻R1和所述电源输入端V+连接；该电路还包括一比较器N，该比较器N的同相输入端接参考电压Vref，该比较器N的反相输入端接在NMOS晶体管VT和取样电阻R2之间的连接点上，该比较器N的输出端接NMOS晶体管VT的栅极。还设有稳压管ZD1和续流二极管ZD2，稳压管ZD1的阴极连接在NMOS晶体管的栅极，稳压管ZD1的阳极接地，续流二极管ZD2的阳极连接在电感L和NMOS晶体管VT之间的连接点上，续流二极管ZD2的阴极连接在发光二极管串的正端。
以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (4)
1.一种低纹波斩波电路，其特征在于，包括：
依顺序串联的发光二极管串、电感、开关管和取样电阻；其中，所述发光二极管串的正端接电源输入端，其负端接所述电感的一端，所述电感的另一端接所述开关管的第一端，所述开关管的第二端串所述取样电阻后接地；
所述开关管的第三端通过偏置电阻和所述电源输入端连接，以获得导通所述开关管的偏置电压；
还包括一比较器，该比较器的同相输入端接参考电压，其反相输入端接在所述开关管和取样电阻之间的连接点上，该比较器的输出端接所述开关管的第三端，当电流纹波的峰值电压大于所述参考电压时，所述输出端输出低电平，拉低所述偏置电压以断开所述开关管。
2.根据权利要求1所述的低纹波斩波电路，其特征在于，所述开关管还连接有稳压管，该稳压管的阴极接所述开关管的第三端，该稳压管的阳极接地。
3.根据权利要求1所述的低纹波斩波电路，其特征在于，所述发光二极管串和电感串联所形成的电路上并联有续流二极管，该续流二极管的阴极连接在发光二极管串的正端，该续流二极管的阳极连接在所述电感和开关管之间的连接点上。
4.根据权利要求1所述的低纹波斩波电路，其特征在于，所述开关管为NMOS晶体管，所述开关管的第一端为漏极，所述开关管的第二端为源极，所述开关管的第三极为栅极。
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| CN201320433229.5U CN203378105U (zh) | 2013-07-19 | 2013-07-19 | 一种低纹波斩波电路 |
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| CN105101537A (zh) * | 2015-07-08 | 2015-11-25 | 浙江生辉照明有限公司 | 可控硅电压保护电路和方法、调光电路及照明设备 |
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| CN105101537B (zh) * | 2015-07-08 | 2018-04-24 | 浙江生辉照明有限公司 | 可控硅电压保护电路和方法、调光电路及照明设备 |
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