CN207083253U - 一种自适应快速响应电路及led驱动电路 - Google Patents

一种自适应快速响应电路及led驱动电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种自适应快速响应电路及LED驱动电路。检测负载负端的峰值电压，得到表征所述峰值电压的采样信号，根据所述峰值电压的采样信号，得到负载负端的参考信号；其中，通过采样负载负端电压，得到表征负载负端电压的电压采样信号，所述电压采样信号与所述负载负端的参考信号进行比较，当所述电压采样信号达到所述负载负端的参考信号时，则进行快速响应。本实用新型能够根据输入变化自适应调整快速响应阈值，确保优良的去纹波效果的同时具有良好的动态特性。

Description

一种自适应快速响应电路及LED驱动电路
技术领域
本实用新型涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种自适应快速响应电路及LED驱动电路。
背景技术
在电压调节电路、LED驱动电路等应用场合下，根据负载的需要，有时需要加入纹波消除模块，以降低电路中的纹波。由于纹波消除模块需要对工频信号进行滤波，以使得其频率远小于工频，但这也会带来一个新的技术问题，即造成系统响应变慢。以LED调光为例，当对LED负载进行调光时，流经负载的电流发生变化，由于电路响应较慢，可能造成LED负载的负端电压被冲高，影响电路的正常工作。
针对上述现有技术的问题，现有技术通过分压电路采样负载负端的电压，并将其与相应阈值进行比较，当达到或超过该相应阈值时，则调节纹波消除模块中的基准，从而进行快速响应。即上述阈值为一个固定的阈值，这个阈值需要根据不同的外部应用进行计算和设置，否则会影响快速响应效果。如图1所示，示意了现有技术的快速响应电路之电路结构，为了简化视图，省略了分压电路，VD作为负载的负端，判断和比较负载负端的电压，当其大于阈值VT1时，则使开关S1导通以调节纹波消除模块中的基准，实现快速响应，在其小于阈值VT2时，则使开关S1断开。但是该技术无法根据输入的变化幅度进行自适应的快速响应。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种自适应快速响应电路及LED驱动电路，用于解决现有技术存在的无法实现自适应快速响应的技术问题，有利于系统的简化。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种自适应快速响应电路，包括：
峰值检测电路，检测负载负端的峰值电压，得到表征所述峰值电压的采样信号，根据所述峰值电压的采样信号，得到负载负端的参考信号；
其中，通过采样负载负端电压，得到表征负载负端电压的电压采样信号，所述电压采样信号与所述负载负端的参考信号进行比较，当所述电压采样信号达到所述负载负端的参考信号时，则进行快速响应。
可选的，所述峰值电压的采样信号表征当前周期的峰值电压或表征前m次峰值电压的加权平均值。
可选的，所述负载负端的参考信号由所述峰值电压的采样信号经过叠加偏置电压或/和比例运算得到。
可选的，所述峰值检测电路包括第一运放、第一开关和第一电容，所述的第一运放的第一输入端与负载负端连接，第一运放的输出端与所述第一开关的控制端连接，所述第一开关与所述第一电容串联，所述第一开关与第一电容的公共端与所述第一运放的第二输入端连接，所述第一电容上的电压作为所述峰值电压的采样信号。
可选的，所述的第一电容上并联第二开关，通过控制第二开关的导通来对第一电容进行放电。
可选的，所述峰值检测电路包括峰值时刻检测电路和采样保持电路，所述峰值时刻检测电路检测负载负端的峰值时刻，所述采样保持电路根据所述峰值时刻，对负载负端进行采样保持，以得到所述峰值电压的采样信号。
可选的，所述峰值时刻检测电路包括斜率检测模块，所述的斜率检测模块用于检测负载负端电压的变化率，根据所述电压的变化率来判断峰值时刻，得到表征负载负端电压的峰值时刻的信号；所述采样保持电路根据所述表征负载负端电压的峰值时刻的信号对负载负端进行采样保持。
可选的，所述峰值检测电路对负载负端进行持续采样，将表征负载负端电压的信号与第一可变参考进行比较，当所述的表征负载负端电压的信号大于等于所述第一可变参考时，则每隔一段时间对所述第一可变参考增加一个步长，直到所述表征负载负端电压的信号小于所述第二可变参考，则将此时的第一可变参考的值作为表征峰值电压的采样信号；所述的第二可变参考随第一可变参考变化，且低于所述第一可变参考。
可选的，通过第一比较器对表征负载负端电压的电压采样信号与表征所述峰值电压的参考信号进行比较，当所述表征负载负端电压的电压采样信号达到所述峰值电压的参考信号时，则调节纹波消除模块的调节电压以调节负载负端电压。
可选的，所述第一比较器的输出端输出快速响应控制信号，由调节模块接收所述的快速响应控制信号，并输出调节信号至纹波消除模块。
本实用新型还提供一种LED驱动电路，包括：
以上任意一种自适应快速响应电路和纹波消除模块，所述自适应快速响应电路的输出端与所述纹波消除模块连接，所述纹波消除模块与负载连接。
与现有技术相比，本实用新型之技术方案具有以下优点：通过检测得到负载负端的峰值电压，从而得到表征峰值电压的参考信号，将负载负端的电压采样信号与所述参考信号进行比较，根据比较结果来控制所述调节模块，从而调节纹波消除模块的调节电压，以实现快速响应。本实用新型能够根据输入变化实现自适应快速响应，从而调节负载负端电压，简化了系统复杂度。
附图说明
图1为现有技术快速响应电路的结构示意图；
图2为本实用新型自适应快速响应电路的结构原理示意图；
图3为峰值检测电路的一种电路结构示意图；
图4为斜率检测模块的一种原理示意图；
图5为调节模块和纹波消除模块的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型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实用新型。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。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、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
如图2所示，示意了本实用新型自适应快速响应电路的一种基本电路结构。主要包括峰值检测电路，所述峰值检测电路检测负载负端VD的峰值电压，得到表征所述峰值电压的采样信号，根据所述峰值电压的采样信号，得到负载负端的参考信号Vref；所述峰值电压的采样信号表征当前周期的峰值电压或表征前m次峰值电压的加权平均值，m为自然数，在权重都一样的情况下，则加权平均值就是普通的取平均值。
其中，通过采样负载负端电压，得到表征负载负端电压的电压采样信号Vs，所述电压采样信号Vs与所述负载负端的参考信号Vref进行比较(通过第一比较器comp1实现)，当所述电压采样信号达到所述负载负端的参考信号Vref时，则进行快速响应。即当所述表征负载负端电压的电压采样信号Vs达到所述峰值电压的参考信号Vref时，则调节纹波消除模块的调节电压以调节负载负端电压。所述第一比较器comp1的输出端输出快速响应控制信号Vc，由调节模块接收所述的快速响应控制信号Vc，并输出调节信号Vr至纹波消除模块。
作为进一步对参考信号的优化，所述负载负端的参考信号Vref由所述峰值电压的采样信号经过叠加偏置电压或/和比例运算得到。
如图3所示，示意了本实用新型峰值检测电路的一种电路结构。所述峰值检测电路包括第一运放U01、第一开关Q1和第一电容C1，所述的第一运放U01的第一输入端与负载负端连接(既可以直接连接，也可以通过采样电路连接)，第一运放U01的输出端与所述第一开关Q1的控制端连接，所述第一开关Q1与所述第一电容C1串联，所述第一开关Q1与第一电容C1的公共端与所述第一运放U01的第二输入端连接，所述第一电容C1上的电压作为所述峰值电压的采样信号Vp。为了便于对所述峰值电压的采样信号Vp的更新，尤其是在下一次峰值比当前峰值低的时候，在此之前需要对第一电容放电，因此，在所述的第一电容C1上并联第二开关Q2，通过控制第二开关Q2的导通来对第一电容C1进行放电。工作时，所述第一开关Q1与第一电容C1的公共端会跟随VD的电压，并对第一电容C1充电，使得第一电容C1的电压能够表征VD的峰值电压，若下一次峰值电压比当前次峰值电压低时，则需对第一电容C1放电，通过第二开关导通来实现，从而使得第一电容C1上的电压得到更新。
所述峰值电压的采样信号Vp可以直接作为所述的参考信号Vref，但是为了更好地兼容多种应用场合，一般还需要对所述峰值电压的采样信号Vp进行叠加偏置电压Vos，或进行比例调节，也可以先叠加偏置电压Vos(通过加法器实现)，再进行比例调节(通过比例调节模块k实现)，图3中示意了这样的情况，并据此产生参考信号Vref。
对于峰值检测，还可以采用如下方式实现：所述峰值检测电路对负载负端进行持续采样，将表征负载负端电压的信号与第一可变参考进行比较，当所述的表征负载负端电压的信号大于等于所述第一可变参考时，则每隔一段时间对所述第一可变参考增加一个步长，这里的一个步长可以为固定值，也可以为可变值，直到所述表征负载负端电压的信号小于所述第二可变参考，则将此时的第一可变参考的值作为表征峰值电压的采样信号；所述的第二可变参考随第一可变参考变化，且低于所述第一可变参考。
如图4所示，示意了斜率检测模块的一种原理结构。峰值检测电路包括峰值时刻检测电路和采样保持电路，所述的斜率检测模块作为所述峰值时刻检测电路，所述的斜率检测模块dv/dt用于检测负载负端电压的变化率，并将其与变化率阈值VREF1进行比较，得到表征负载负端电压的峰值时刻的信号，由第二比较器comp2输出；所述采样保持电路根据所述表征负载负端电压的峰值时刻的信号对负载负端进行采样保持，采样保持的实现方式有多种，既可以采用模拟电路，也可以采用数字电路。峰值时刻检测电路和采样保持电路也可以由一个具有二者功能的电路实现。除了图4中的实现电路外，所述斜率检测模块还可以用于检测负载负端电压的变化率，若第n次检测到的电压变化率为正值，第n-1次检测到的电压变化率为负值，则判断第n次的检测时刻为峰值时刻，在该时刻所检测到的负载负端电压为峰值电压的采样信号。
如图5所示，示意了调节模块和纹波消除模块的电路结构。所述的基准调节模块包括电流源I03和开关S1，所述的开关S1与第一比较器comp1的输出端连接。所述的调节模块与纹波消除模块连接，其中，纹波消除模块包括调整管M01、电流产生电路、电流源I01和第三电容C3，在本实施例中所述的调整管M01采用NMOS，其第一端为漏极，其第二端为源极，其控制端为栅极。LED负载的负端连接到调整管M01的漏极(即第一端)，调整管M01的源极(即第二端)连接到地。调整管M01的漏极和栅极(即控制端)之间连接电流产生电路。电流源I01和第三电容C3并联，且连接在调整管M01的栅极和地之间。调整管M01的控制端，即第三电容C3的一端，与所述调节模块连接，用以接收调节信号。
第三电容C3以及电流产生电路和电流源I01形成的滤波电路，其时间常数远大于工频周期，因此第一电容C01上的电压近似为没有纹波直流电压，使得经过调整管的电流近似为没有纹波的直流电流，从而实现经过LED负载的电流纹波减小，输入电流纹波通过输入电容转化为调整管的漏源端的电压纹波，通过设置电流源的值可以控制调整管的漏源端电压纹波的直流分量。第三电容C3为该实现方式中纹波消除模块的容性元件，基准调节模块输出的基准调节信号对第三电容C3和电流产生电路的公共端进行上拉，即对第三电容C3进行充电。虽然本实施例中，电流产生电路采用了电流源的实现方式，但是还可以采用电流源以外的实现方式，例如，电阻，等等，该部分说明同样适用于其他实施例。
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 (10)

1.一种自适应快速响应电路，包括：
峰值检测电路，检测负载负端的峰值电压，得到表征所述峰值电压的采样信号，根据所述峰值电压的采样信号，得到负载负端的参考信号；
其中，通过采样负载负端电压，得到表征负载负端电压的电压采样信号，所述电压采样信号与所述负载负端的参考信号进行比较，当所述电压采样信号达到所述负载负端的参考信号时，则进行快速响应。
2.根据权利要求1所述自适应快速响应电路，其特征在于：所述峰值电压的采样信号表征当前周期的峰值电压或表征前m次峰值电压的加权平均值。
3.根据权利要求2所述自适应快速响应电路，其特征在于：所述负载负端的参考信号由所述峰值电压的采样信号经过叠加偏置电压或/和比例运算得到。
4.根据权利要求1、2或3所述自适应快速响应电路，其特征在于：所述峰值检测电路包括第一运放、第一开关和第一电容，所述的第一运放的第一输入端与负载负端连接，第一运放的输出端与所述第一开关的控制端连接，所述第一开关与所述第一电容串联，所述第一开关与第一电容的公共端与所述第一运放的第二输入端连接，所述第一电容上的电压作为所述峰值电压的采样信号。
5.根据权利要求4所述的自适应快速响应电路，其特征在于：所述的第一电容上并联第二开关，通过控制第二开关的导通来对第一电容进行放电。
6.根据权利要求1、2或3所述的自适应快速响应电路，其特征在于：所述峰值检测电路包括峰值时刻检测电路和采样保持电路，所述峰值时刻检测电路检测负载负端的峰值时刻，所述采样保持电路根据所述峰值时刻，对负载负端进行采样保持，以得到所述峰值电压的采样信号。
7.根据权利要求6所述的自适应快速响应电路，其特征在于：所述峰值时刻检测电路包括斜率检测模块，所述的斜率检测模块用于检测负载负端电压的变化率，根据所述电压的变化率来判断峰值时刻，得到表征负载负端电压的峰值时刻的信号；所述采样保持电路根据所述表征负载负端电压的峰值时刻的信号对负载负端进行采样保持。
8.根据权利要求1或2或3所述的自适应快速响应电路，其特征在于：所述峰值检测电路对负载负端进行持续采样，将表征负载负端电压的信号与第一可变参考进行比较，当所述的表征负载负端电压的信号大于等于所述第一可变参考时，则每隔一段时间对所述第一可变参考增加一个步长，直到所述表征负载负端电压的信号小于第二可变参考，则将此时的第一可变参考的值作为表征峰值电压的采样信号；所述的第二可变参考随第一可变参考变化，且低于所述第一可变参考。
9.根据权利要求1、2或3所述的自适应快速响应电路，其特征在于：通过第一比较器对表征负载负端电压的电压采样信号与表征所述峰值电压的参考信号进行比较，当所述表征负载负端电压的电压采样信号达到所述峰值电压的参考信号时，则调节纹波消除模块的调节电压以调节负载负端电压。
10.一种LED驱动电路，包括：以上权利要求1-9中任意一种自适应快速响应电路和纹波消除模块，所述自适应快速响应电路的输出端与所述纹波消除模块连接，所述纹波消除模块与负载连接。
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