CN210431981U - 一种小功率的led线性电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的一种小功率的LED线性电源电路，母线电压过零检测电路具有一个输入端、一个输出端；计时电路一个输入端和4n个输出端；基准产生电路400具有4n个输入端和一个输出端；恒流源电路具有两个输入端和一个输出端；母线电压过零检测电路的输入端接整流桥正极输出，输出端接在计时电路的输入端；基准产生电路的4n个输入端一一对应的与计时电路的4n个输出端连接；输出端接基准产生电路的一个输入端A；基准产生电路的另一个输入端接LED负载的负极，输出端接采样电阻R；采样电阻R的另一端接地；LED负载的正极接整流桥正极输出。其优点在于能将低于4n倍AC电网频率的输出电流纹波降低从而降低LED在低于4n倍AC电网频率频闪系数。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种小功率LED线性电源。
背景技术
长期处于低频频闪的光源下会造成人眼的视觉疲劳，甚至影响眼部健康。现在部分国家光源和灯具的标准对输出电流纹波提出较高的要求。传统的解决方案是在整流桥输出端加入大的电解电容甚至加入纹波吸收电路。另外随着人工成本的快速上涨，自动化生产对于提升生产效率和降低人工成本是显而易见的，但是电解电容的插件作业目前尚未用贴片机进行加工是导致全自动生产的主要障碍。
实用新型内容
本实用新型公开了一种小功率的LED线性电源电路，同时又能将低于4n倍AC电网频率的输出电流纹波降低从而降低LED在低于4n(n为正整数下同)倍AC电网频率频闪系数。
本实用新型公开的一种小功率的LED线性电源电路，包括：整流桥、母线电压过零检测电路、计时电路、基准产生电路、LED负载、恒流源电路和电流采样电阻R；母线电压过零检测电路具有一个输入端、一个输出端；计时电路一个输入端和4n个输出端；基准产生电路400具有4n个输入端和一个输出端；恒流源电路具有两个输入端和一个输出端；母线电压过零检测电路的输入端接整流桥正极输出，输出端接在计时电路的输入端；基准产生电路的4n个输入端一一对应的与计时电路的4n个输出端连接；输出端接基准产生电路的一个输入端A；基准产生电路的另一个输入端接LED负载的负极，输出端接采样电阻R；采样电阻R的另一端接地；LED负载的正极接整流桥正极输出。
进一步，本实用新型公开的一种小功率的LED线性电源电路，还可以具有以下特征：母线电压过零检测电路包括：比较器、分压电阻Rup、分压电阻Rdn；分压电阻Rup的一端作为母线电压过零检测电路的输入端，与整流桥正极输出连接；另一端分别与分压电阻Rdn的一端、比较器的负输入端连接；分压电阻Rdn的另一端与比较器的正输入端连接；比较器的输出端作为母线电压过零检测电路的输出端，与计时电路的输入端连接。
进一步，本实用新型公开的一种小功率的LED线性电源电路，还可以具有以下特征：母线电压过零检测电路还具有一个公共端；分压电阻Rdn的另一端作为母线电压过零检测电路的公共端接地。
进一步，本实用新型公开的一种小功率的LED线性电源电路，还可以具有以下特征：计时电路包括一个高频振荡器、4n个计数器N1、N2、N3……N4n-2、N4n-1、N4n；高频振荡器的输入端作为计时电路的输入端，输出端分别接4n个计数器的输入端；4n个计数器的输出端作为计时电路300的4n个的输出端，一一对应分别与基准产生电路400的4n个输入端连接。
进一步，本实用新型公开的一种小功率的LED线性电源电路，还可以具有以下特征：计时电路还具有一个公共端，计时电路的公共端接地。
进一步，本实用新型公开的一种小功率的LED线性电源电路，还可以具有以下特征：基准产生电路包括一个多路奇数或门、一个多路偶数或门、一个RS锁存器、一个初始化高电平电路、一个NMOS管、一个基准源Vref、一个限流电阻R4；多路奇数或门和多路偶数或门的输入端作为基准产生电路与计时电路的4n个输出端连接；奇数序号输入端连接到多路奇数或门的输入端，偶数序号输入端连接到多路偶数或门的输入端；多路奇数或门的输出端连接到RS锁存器的R端，多路偶数或门的输出端连接到RS锁存器的S端，锁存器的Q输出端连接到MOS管的栅极；初始化高电平的输出端也连接到NMOS管的栅极；基准源Vref连接到限流电阻R4的一端，限流电阻R4的另一端连接到NMOS管的漏极；NMOS管的漏极作为基准产生电路的输出端，与恒流源电路的一个输入端连接。
进一步，本实用新型公开的一种小功率的LED线性电源电路，还可以具有以下特征：基准产生电路还具有一个公共端，NMOS管的源极作为公共端接地。
进一步，本实用新型公开的一种小功率的LED线性电源电路，还可以具有以下特征：恒流源电路包括一个MOS管、一个运算放大器、一个限流电阻R6；运算放大器的正相输入端作为恒流源电路的一个输入端，负相输入端作为恒流源电路的输出端，且与MOS管的源极连接；限流电阻R6的一端接运算放大器的输出端，另一端接MOS管的栅极；MOS管的漏极作为恒流源电路的另一个输入端。
进一步，本实用新型公开的一种小功率的LED线性电源电路，还可以具有以下特征：恒流源电路还具有一个公共端，基准产生电路的公共端接地。
附图说明
图1为实施例中的小功率的LED线性电源电路图。
图2为实施例中母线电压过零检测电路图。
图3为实施例中计时电路图。
图4为实施例中基准产生电路图。
图5为实施例中恒流源电路图。
图6为实施例中母线电压和母线电压过零检测电路的输出电压波形图。
图7为实施例中计时电路输出的电压波形。
图8为实施例中基准产生电路的输出的电压波形。
图9为实施例中恒流源电路的输出电流波形图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型做进一步说明。
图1为本实用新型中的小功率的LED线性电源电路图。
如图1所示，小功率的LED线性电源电路包括：整流桥100、母线电压过零检测电路200、计时电路300、基准产生电路400、LED负载500、恒流源电路600和电流采样电阻R。
整流桥100的输入端输入AC交流电。母线电压过零检测电路200有三个端口、分别为输入端、输出端和公共端。母线电压过零检测电路的输入端接整流桥100正极(即母线)输出，输出端接在计时电路的输入端，公共端接地。
计时电路300具有一个输入端、一个公共端和4n个输出端。计时电路300的输入端接母线电压过零检测电路200的输出端，4n个输出端接在基准产生电路的4n个输入端，公共端接地。
基准产生电路400具有4n个输入端、一个输出端和一公共端。基准产生电路400的4n个输入端一一对应的与计时电路300的4n个输出端连接；输出端接基准产生电路400的一个输入端A，公共端接地。
恒流源电路600具有四个端口，两个输入端A、B和一个输出端和一个公共端，一个输入端A接基准产生电路400的输出端，一个输入端B接LED负载的负极，输出端接采样电阻R，公共端接地。
采样电阻R的另一端接地。LED负载500的正极接整流桥100正极(即母线)输出。整流桥100正极的负极输出接地。
图2为实施例中母线电压过零检测电路图。
如图2所示，母线电压过零检测电路200包括：比较器201、分压电阻Rup、分压电阻Rdn。
分压电阻Rup的一端作为母线电压过零检测电路200的输入端，与整流桥100正极(即母线)输出连接；另一端分别与分压电阻Rdn的一端、比较器201的负输入端连接。分压电阻Rdn的另一端与比较器201的正输入端连接，且作为母线电压过零检测电路200的公共端。比较器201的输出端作为母线电压过零检测电路200的输出端，与计时电路300的输入端连接。
图3为实施例中计时电路图。
如图3所示，计时电路300包括一个高频振荡器、4n个计数器1、2、3……4n-2、4n-1、4n。4n个计数器的一个输入端均作为计时电路300的输入端，与母线电压过零检测电路200的输出端连接。高频振荡器的输出端分别与4n个计数器的另一个输入端连接。4n个计数器的接地端以及高频振荡器的接地端均为计时电路300的公共端，接地。4n个计数器的输出端作为计时电路300的4n个的输出端，一一对应分别与基准产生电路400的4n个输入端连接。
图4为实施例中基准产生电路图。
如图4所示，基准产生电路400包括一个多路奇数或门401、一个多路偶数或门402、一个RS锁存器403、一个初始化高电平电路404、一个NMOS管405、一个基准源Vref、一个限流电阻R4。RS锁存器为低电平有效。
多路奇数或门401和多路偶数或门401的输入端作为基准产生电路400与计时电路300的4n个输出端连接。奇数序号输入端连接到多路奇数或门401的输入端。偶数序号输入端连接到多路偶数或门402的输入端。多路奇数或门401的输出端连接到RS锁存器403的R端，多路偶数或门402的输出端连接到RS锁存器403的S端，锁存器403的Q输出端连接到MOS管405的栅极。初始化高电平的输出端也连接到NMOS管的栅极。基准源Vref连接到限流电阻R4的一端，限流电阻R4的另一端连接到NMOS管405的漏极。NMOS管405的漏极作为基准产生电路400的输出端，与恒流源电路600的输入端A连接。NMOS管405的源极作为公共端。
图5为实施例中恒流源电路图。
如图5所示，恒流源电路600包括一个MOS管601、一个运算放大器602、一个限流电阻R6。
运算放大器602的正相输入端作为恒流源电路600的输入端A，负相输入端作为恒流源电路600的输出端，且与MOS管601的源极连接。限流电阻R6的一端接运算放大器602的输出端，另一端接MOS管601的栅极。MOS管601的漏极作为恒流源电路600的输入端B。运算放大器602的接地端，作为恒流源电路600的公共端接地。
小功率的LED线性电源电路的工作原理：
正弦波的电网电压(频率为f)经过整流桥做全波整流后成馒头波形状(简称母线电压,频率为2f)，一个桥后电压周期内有以下几个过程：
母线电压过零检测电路实时检测母线电压，母线电压乘以一个系数K(K＝Rdn/(Rup+Rdn))接入比较器的反向，比较器正向接地。显然当母线电压不为零时过零检测电路的输出端为低电平，当母线电压为0时，输出端的电压会瞬时反转，当母线电压再次过零时表示母线电压进入第二个周期，时间轴坐标可以重新归为0。过零检测电路输出端波形如图6所示
计时电路内置有高频振荡器频率为Fz和4n个计数器，每个时刻t都对应着某个数字N(关系为N＝t*Fz)。当过零检测电路输出零电压时，所有的计数器启动开始计时，当计数器达到预先设定的数字后，每个计数器输出一个脉冲波形，于是整个电路的功能就是分别在t1,t2.......t4n-1,t4n时刻在各个输出端按序号顺序依次输出脉冲波形如图7。
基准产生电路内含两个多路输入或门、一个SR锁存器(低电平有效)、一个基准信号，一个MOS管和一个电路启动时的高电平初始化电路。当上电时刻计时器电路输出端没有输出，因为初始化电路让SR锁存器的输出Q端一直保持输出为高电平故MOS管导通，输出端输入为低电平,当基准产生电路的任一一个奇数序号输入端收到计时器对应序号输出端的脉冲信号后，SR锁存器将会把输出Q拉低，MOS管则关断，基准产生电路的输出端输出Vref，即便脉冲信号过后，Q端的状态保持。直至紧接而来的偶数序号输入端收到计时器对应序号输入端的脉冲信号，则SR锁存器Q端拉高同样依旧保持高电平则MOS管导通基准产生电路的输出端再次输出低电平，如图8所示。显然在一个母线电压周期内有输出端有4n次变化且最后一次变化肯定是将输出端为低电平。
恒流源电路中，当负载电流流过内部MOS并通过采样电阻产生电压，这个电压被采集到并送至运放的反向输入端。运放通过控制MOS管的栅极来调整MOS的等效阻抗，直至采样电阻上的电压V＝Vref,显然流过负载的电流Ir＝Vref/R如图9所示。
电路中的参数设置：
1.时间设置:
t1<1/(2f*4n)；
t1<t2<t3<........<t4n；
t2-t1＝t4-t3＝t2i-t2i-1＝t4n-t4n-1；(i≤2n下同)
t1+t2＝2*[1/(2f*4n)]；t3+t4＝2*[3/(2f*4n)]；
........；t2i-1+t2i＝2*[(2i-1)/(2f*4n)]；t4n-1+t4n＝2*[(4n-1)/(2f*4n)]；
其中，f为电网固有频率。
2.负载设置：
t1时刻对应的母线电压大于当LED负载流过Ir电流时的压降。
假设负载电流的周期为Tf，频率为Ff,根据图9所示可得到：
Tf＝2/(4n*2f),Ff＝1/Tf＝4nf。
例如如果n＝1，如果AC电网频率为60Hz,则负载电流的周期时240Hz；如果AC电网频率是50Hz,则负载电流的周期是200Hz。从而将低频频率的纹波电流转换成4倍电网频率的纹波电流，进而在不使用电解电容的情况下减少低频频率的纹波电流，满足低频频闪要求，降低电源的体积，降低系统的成本。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。任何不超出本实用新型实质精神范围的实用新型创造，包括但不限于过零检测电路通过检测整流桥前的电压；计时电路不通过计数器方式实现而是通过RC充放电方式实现；基准产生电路通过其他方式但母线电压周期里基准曲线对称于1/4f时刻线，且从t2i-1到t2i产生的基准线对称于(2i-1)/(2f*4n)时刻线；恒流管输出端接的电阻直接置于芯片中做固定输出以及其他非实质性的替换、变形或修改，均落入本实用新型保护范围之内。
Claims (9)
1.一种小功率的LED线性电源电路，其特征在于，包括：整流桥、母线电压过零检测电路、计时电路、基准产生电路、LED负载、恒流源电路和电流采样电阻R；
母线电压过零检测电路具有一个输入端、一个输出端；
计时电路一个输入端和4n个输出端；
基准产生电路(400)具有4n个输入端和一个输出端；
恒流源电路具有两个输入端和一个输出端；
母线电压过零检测电路的输入端接整流桥正极输出，输出端接在计时电路的输入端；
基准产生电路的4n个输入端一一对应的与计时电路的4n个输出端连接；输出端接基准产生电路的一个输入端A；
基准产生电路的另一个输入端接LED负载的负极，输出端接采样电阻R；
采样电阻R的另一端接地；LED负载的正极接整流桥正极输出。
2.根据权利要求1所述的一种小功率的LED线性电源电路，其特征在于：
其中，母线电压过零检测电路包括：比较器、分压电阻Rup、分压电阻Rdn；
分压电阻Rup的一端作为母线电压过零检测电路的输入端，与整流桥正极输出连接；另一端分别与分压电阻Rdn的一端、比较器的负输入端连接；分压电阻Rdn的另一端与比较器的正输入端连接；比较器的输出端作为母线电压过零检测电路的输出端，与计时电路的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种小功率的LED线性电源电路，其特征在于：
其中，母线电压过零检测电路还具有一个公共端；
分压电阻Rdn的另一端作为母线电压过零检测电路的公共端接地。
4.根据权利要求1所述的一种小功率的LED线性电源电路，其特征在于：
其中，计时电路包括一个高频振荡器和4n个计数器；
4n个计数器的一个输入端均作为计时电路的输入端，与母线电压过零检测电路的输出端连接；高频振荡器的输出端分别与4n个计数器的另一个输入端连接；4n个计数器的输出端作为计时电路的4n个的输出端，一一对应分别与基准产生电路的4n个输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种小功率的LED线性电源电路，其特征在于：
计时电路还具有一个公共端，4n个计数器的接地端以及高频振荡器的接地端均为计时电路的公共端，接地。
6.根据权利要求1所述的一种小功率的LED线性电源电路，其特征在于：
其中，基准产生电路包括一个多路奇数或门、一个多路偶数或门、一个RS锁存器、一个初始化高电平电路、一个NMOS管、一个基准源Vref、一个限流电阻R4；
多路奇数或门和多路偶数或门的输入端作为基准产生电路与计时电路的4n个输出端连接；
奇数序号输入端连接到多路奇数或门的输入端，偶数序号输入端连接到多路偶数或门的输入端；多路奇数或门的输出端连接到RS锁存器的R端，多路偶数或门的输出端连接到RS锁存器的S端，锁存器的Q输出端连接到MOS管的栅极；
初始化高电平的输出端也连接到NMOS管的栅极；基准源Vref连接到限流电阻R4的一端，限流电阻R4的另一端连接到NMOS管的漏极；NMOS管的漏极作为基准产生电路的输出端，与恒流源电路的一个输入端连接。
7.根据权利要求6所述的一种小功率的LED线性电源电路，其特征在于：
其中，基准产生电路还具有一个公共端，NMOS管的源极作为公共端接地。
8.根据权利要求1所述的一种小功率的LED线性电源电路，其特征在于：
其中，恒流源电路包括一个MOS管、一个运算放大器、一个限流电阻R6；
运算放大器的正相输入端作为恒流源电路的一个输入端，负相输入端作为恒流源电路的输出端，且与MOS管的源极连接；
限流电阻R6的一端接运算放大器的输出端，另一端接MOS管的栅极；MOS管的漏极作为恒流源电路的另一个输入端。
9.根据权利要求8所述的一种小功率的LED线性电源电路，其特征在于：
恒流源电路具有一个公共端，运算放大器的接地端作为恒流源电路的公共端接地。
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