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CN108513408A - 纹波消除电路、纹波消除方法及应用其的led控制电路 - Google Patents

纹波消除电路、纹波消除方法及应用其的led控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种纹波消除电路、纹波消除方法及应用其的LED控制电路，所述纹波消除电路得到表征负载低电位端电压的检测信号，当所述检测信号小于第一阈值时，负载电流降低；当所述检测信号大于第二阈值时，负载电流增加；当所述检测信号大于等于第一阈值小于等于第二阈值时，负载电流不变。本发明纹波消除效果显著，负载电流更稳定。

Description

纹波消除电路、纹波消除方法及应用其的LED控制电路
技术领域
本发明涉及电力电子领域，特别涉及一种纹波消除电路、纹波消除方法及应用其的LED控制电路。
背景技术
目前较多的AC-DC转换电路将交流电网输入经过LED驱动电路转换为带有正弦纹波的直流功率输出，LED上会带有纹波，对人眼造成伤害，因此现有技术中会用图1所示的纹波消除电路来滤除LED上的纹波，设置基准电压Vreg，当VD>Vreg时上拉VC，当VD<Vreg时下拉VC，可以通过调整上下拉电流i02、i01及电容C02的大小来实现对LED纹波的控制。
由于实际的电网会有波动，现有技术中VD和VC的电压也会有所波动，导致LED的电流会发生抖动对人眼造成不适，现有技术无法解决这一技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种提升纹波消除效果的纹波消除电路、消除方法及应用其的LED控制电路，用于解决现有技术存在的LED电流波动的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种纹波消除电路，包括：
电流调节模块、纹波消除模块和检测信号产生模块，所述检测信号产生模块的输入端连接负载低电位端，其输出端输出表征负载低电位端电压的检测信号，所述电流调节模块的输入端接收所述检测信号、第一阈值和第二阈值，所述电流调节模块的输出端连接所述纹波消除模块的控制端，所述纹波消除模块与负载串联；
当所述检测信号小于第一阈值时，负载电流减小；
当所述检测信号大于第二阈值时，负载电流增大；
当所述检测信号大于等于第一阈值小于等于第二阈值时，负载电流不变。
可选的，当所述检测信号小于第一阈值时，所述电流调节模块输出第一电流，所述第一电流用于调节负载电流减小；当所述检测信号大于第二阈值时，所述电流调节模块输出第二电流，所述第二电流用于调节负载电流增大；当所述检测信号大于等于第一阈值小于等于第二阈值时，所述电流调节模块不输出电流。
可选的，所述电流调节模块包括第一电流产生电路，所述第一电流产生电路包括第一电流镜和第一电流源，所述第一电流源连接第一电流镜输入端和检测信号产生模块输出端，所述第一电流源输出电流为所述第一阈值，当所述检测信号小于第一阈值时，第一电流镜输出所述第一电流，当所述检测信号大于等于第一阈值时，第一电流镜不输入输出电流。
可选的，所述电流调节模块还包括第二电流产生电路，所述第二电流产生电路包括第二电流镜和第二电流源，所述第二电流源一端连接第二电流镜输入端和检测信号产生模块输出端，另一端接收电源电压，所述第二电流源输出电流为所述第二阈值，当所述检测信号大于第二阈值时，第二电流镜输出所述第二电流，当所述检测信号小于等于第二阈值时，第二电流镜不输入输出电流。
可选的，所述电流调节模块包括第一比较电路、第二比较电路和数模转换电路，所述第一比较电路接收检测信号和第一阈值，输出第一比较信号；所述第二比较电路接收检测信号和第二阈值，输出第二比较信号；所述数模转换电路接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，输出第一电流或者第二电流或者不输出电流；当所述检测信号小于第一阈值时，所述数模转换电路输出所述第一电流，当所述检测信号大于第二阈值时，所述数模转换电路输出所述第二电流，当所述检测信号大于等于第一阈值小于等于第二阈值时，所述数模转换电路不输出电流。
可选的，所述纹波消除模块包括第一电容和调整管，所述第一电容第一端作为纹波消除模块控制端，连接所述电流调节模块输出端，第二端接地，所述第一电容上电压为纹波消除模块控制端电压，记为第一电压；所述调整管和负载串联；所述第一电压用于驱动所述调整管，以调节负载电流。
可选的，所述纹波消除模块还包括第一运放和第一电阻，所述调整管第一端连接所述负载低电位端，所述调整管第二端通过所述第一电阻连接对地端，所述第一运放第一输入端连接所述第一电容第二端，所述第一运放第二端连接所述调整管和所述第一电阻的公共端，所述第一运放输出端连接所述调整管控制端。
可选的，当所述采样信号大于第二阈值时，所述电流调节模块输出第二电流给所述第一电容充电，所述第一电压增加，负载电流增加；当所述采样信号小于第一阈值时，所述电流调节模块输出第一电流用于给所述第一电容放电，所述第一电压降低，负载电流下降；当所述采样信号大于等于第一阈值且小于等于第二阈值时，所述电流调节模块不输出电流，所述第一电压不变，负载电流不变。
可选的，所述检测信号产生模块包括第二运放、开关管和第二电阻，所述第二电阻第一端连接负载低电位端，所述第二电阻第二端连接开关管第一端，所述第二运放第一输入端接收第二电压，所述第二运放第二输入端连接所述第二电阻和所述开关管的公共端，所述第二运放输出端连接所述开关管控制端，所述开关管第二端接地。
本发明还提供一种LED控制电路，包括LED驱动电路以及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给LED负载供电。
本发明还提供一种纹波消除方法，得到表征负载低电位端电压的检测信号，当所述检测信号小于第一阈值时，负载电流降低；当所述检测信号大于第二阈值时，负载电流增加；当所述检测信号大于等于第一阈值小于等于第二阈值时，负载电流不变。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明在所述检测信号小于第一阈值时，负载电流减小；在所述检测信号大于第二阈值时，负载电流增大；当所述检测信号大于等于第一阈值小于等于第二阈值时，负载电流不变。本发明控制方式简单有效，有纹波消除功能，负载电流稳定性好。
附图说明
图1为现有技术纹波消除电路及应用其的LED控制电路原理图；
图2为本发明第一种纹波消除电路及应用其的LED控制电路原理图；
图3为本发明第二种纹波消除电路及应用其的LED控制电路原理图；
图4为本发明纹波消除电路的工作原理图；
图5为检测信号产生模块电路原理图；
图6为电流调节模块第一实施例原理图；
图7为图6中第一电流产生电路实施例原理图；
图8为图6中第二电流产生电路实施例原理图；
图9为电流调节模块第二实施例原理图；
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。
如图2所示，示意了本发明第一种纹波消除电路及应用其的LED控制电路原理图，所述纹波消除电路包括检测信号产生模块U02、电流调节模块U01和纹波消除模块，所述检测信号产生模块输入端连接LED负载低电位端，LED负载低电位端电压为VD，检测信号产生电路将电压VD转为表征LED负载电流iLED的检测信号ID，所述纹波消除模块包括电容C02和调整管M01，所述电容C02第一端连接电流调节模块U01输出端和调整管M01控制端，所述电容C02上电压为第一电压VC，所述电容C02第二端接地，所述调整管M01第一端连接LED负载低电位端，第二端接地。
当电压VD大于VDH时，电流调节模块U01输出第二电流i02用于给电容C02充电，电压VC上拉，LED负载电流增大，电压VD不断降低到小于VDH；当电压VD降低到小于VDL时，电流调节模块U01输出第一电流i01用于给电容C02放电，电压VC被下拉，LED负载电流降低，电压VD不断增加到大于VDL。最终电压VD会稳定在VDL和VDH之间，这种情况下，电网有细微的波动时，电流调节模块也不输出电流，电容C02不会有充放电的动作，所以电压VC保持不变，从而LED负载电流iLED也不会有波动。
如图3所示，示意了本发明第二种纹波消除电路及应用其的LED控制电路原理图，本实施例是在图3的基础上做的改进，主要区别在于纹波消除模块增加了运放U10和电阻R10，所述运放R10同相输入端连接电容C02第一端，反相输入端连接运放第二端和电阻R10第一端，电阻R10第二端接地。由于最终电压VD会稳定在VDL和VDH之间，电容C02不会有充放电的动作，电压VC保持不变，电阻R10上电压不变，负载LED电流iLED不变。
如图4所示，示意了本发明纹波消除电路工作原理，参照图4(a)，VD<VDL时，产生放电电流i01，VD>VDH时，产生充电电流i02，VDL≤VD≤VDH，不产生电流。参照图4(b)，电网有细微的波动时，电容C02不会有充放电的动作，所以电压VC保持不变，从而iLED也不会有波动。
如图5所示，示意了检测信号产生模块电路原理图，包括运放U1、开关管M1和电阻R1，电阻R1第一端连接LED负载低电位端，电阻R1第二端连接开关管M1漏极和运放U1反相输入端，运放U1同相输入端接收第一电压，运放U1输出端连接开关管M1栅极，开关管M1源极接地，电阻R1上电流为ID＝(VD-V1)/R1，ID为所述检测信号，表征VD，表征iLED。
如图6所示，示意了电流调节模块第一种实施例，包括第一电流产生电路U101和第二电流产生电路U102，所述第一电流产生电路U101接收检测信号ID和第一阈值IREF1，所述第二电流产生电路U102接收检测信号ID和第二阈值IREF2，当ID<IREF1时，第一电流产生电路U101输出第一电流i01；当ID≥IREF1时，第一电流产生电路U101不输出电流；当ID>IREF2时，第二电流产生电路输出第二电流i02，当ID≤IREF2时，第一电流产生电路U102不输出电流。
如图7所示，示意了第一电流产生电路电路原理图，包括第一电流镜U101和第一基准电流源IREF1，第一基准电流源IREF1第一端连接电源VDD，第二端连接第一电流镜U101输入端和检测信号产生电路输出端，所述第一基准电流源IREF1输出第一基准电流IREF1，当ID<IREF1时，第一电流镜U101输出第一电流i01，用于给纹波消除模块中的电容C02放电。当ID≥IREF1时，第一电流镜U101不输入输出电流。
如图8所示，示意了第二电流产生电路电路原理图，包括第二电流镜U201和第二基准电流源IREF2，第二基准电流源IREF2第一端连接电源VDD，第二端连接第二电流镜U201输入端和检测信号产生电路输出端，第二基准电流源IREF2输出第二基准电流IREF2，当ID>IREF2时，第二电流镜U201输出第二电流i02，用于给纹波消除模块中的电容C02充电；当ID≤IREF2时，第二电流镜U201不输入输出电流。
如图9所示，示意了电流调节模块第二种实施例，包括第一比较电路U101、第二比较电路U102和数模转换电路U103，所述第一比较电路U101接收检测信号ID和第一阈值IREF1，输出第一比较信号D1；所述第二比较电路U102接收检测信号ID和第二阈值IREF2，输出第二比较信号D2；所述数模转换电路U103接收所述第一比较信号D1和所述第二比较信号D2，输出第一电流i01，或者第二电流i02，或者不输出电流。当ID<IREF1时，所述数模转换电路U103输出第一电流i01；当ID>IREF2时，所述数模转换电路U103输出第二电流i02，当IREF1≤ID≤IREF2，所述数模转换电路U103不输出电流。
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 (11)

1.一种纹波消除电路，包括：
电流调节模块、纹波消除模块和检测信号产生模块，所述检测信号产生模块的输入端连接负载低电位端，其输出端输出表征负载低电位端电压的检测信号，所述电流调节模块的输入端接收所述检测信号、第一阈值和第二阈值，所述电流调节模块的输出端连接所述纹波消除模块的控制端，所述纹波消除模块与负载串联；
当所述检测信号小于第一阈值时，负载电流减小；
当所述检测信号大于第二阈值时，负载电流增大；
当所述检测信号大于等于第一阈值小于等于第二阈值时，负载电流不变。
2.根据权利要求1所述的纹波消除电路，其特征在于：当所述检测信号小于第一阈值时，所述电流调节模块输出第一电流，所述第一电流用于调节负载电流减小；当所述检测信号大于第二阈值时，所述电流调节模块输出第二电流，所述第二电流用于调节负载电流增大；当所述检测信号大于等于第一阈值小于等于第二阈值时，所述电流调节模块不输出电流。
3.根据权利要求2所述的纹波消除电路，其特征在于：所述电流调节模块包括第一电流产生电路，所述第一电流产生电路包括第一电流镜和第一电流源，所述第一电流源连接第一电流镜输入端和检测信号产生模块输出端，所述第一电流源输出电流为所述第一阈值，当所述检测信号小于第一阈值时，第一电流镜输出所述第一电流，当所述检测信号大于等于第一阈值时，第一电流镜不输入输出电流。
4.根据权利要求2或3所述的纹波消除电路，其特征在于：所述电流调节模块还包括第二电流产生电路，所述第二电流产生电路包括第二电流镜和第二电流源，所述第二电流源一端连接第二电流镜输入端和检测信号产生模块输出端，另一端接收电源电压，所述第二电流源输出电流为所述第二阈值，当所述检测信号大于第二阈值时，第二电流镜输出所述第二电流，当所述检测信号小于等于第二阈值时，第二电流镜不输入输出电流。
5.根据权利要求1所述的纹波消除电路，其特征在于：所述电流调节模块包括第一比较电路、第二比较电路和数模转换电路，所述第一比较电路接收检测信号和第一阈值，输出第一比较信号；所述第二比较电路接收检测信号和第二阈值，输出第二比较信号；所述数模转换电路接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，输出第一电流或者第二电流或者不输出电流；当所述检测信号小于第一阈值时，所述数模转换电路输出所述第一电流，当所述检测信号大于第二阈值时，所述数模转换电路输出所述第二电流，当所述检测信号大于等于第一阈值小于等于第二阈值时，所述数模转换电路不输出电流。
6.根据权利要求1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电容和调整管，所述第一电容第一端作为纹波消除模块控制端，连接所述电流调节模块输出端，第二端接地，所述第一电容上电压为纹波消除模块控制端电压，记为第一电压；所述调整管和负载串联；所述第一电压用于驱动所述调整管，以调节负载电流。
7.根据权利要求6所述的纹波消除电路，其特征在于：所述纹波消除模块还包括第一运放和第一电阻，所述调整管第一端连接所述负载低电位端，所述调整管第二端通过所述第一电阻连接对地端，所述第一运放第一输入端连接所述第一电容第二端，所述第一运放第二端连接所述调整管和所述第一电阻的公共端，所述第一运放输出端连接所述调整管控制端。
8.根据权利要求6或7所述的纹波消除电路，其特征在于：当所述采样信号大于第二阈值时，所述电流调节模块输出第二电流给所述第一电容充电，所述第一电压增加，负载电流增加；当所述采样信号小于第一阈值时，所述电流调节模块输出第一电流用于给所述第一电容放电，所述第一电压降低，负载电流下降；当所述采样信号大于等于第一阈值且小于等于第二阈值时，所述电流调节模块不输出电流，所述第一电压不变，负载电流不变。
9.根据权利要求1所述的纹波消除电路，其特征在于：所述检测信号产生模块包括第二运放、开关管和第二电阻，所述第二电阻第一端连接负载低电位端，所述第二电阻第二端连接开关管第一端，所述第二运放第一输入端接收第二电压，所述第二运放第二输入端连接所述第二电阻和所述开关管的公共端，所述第二运放输出端连接所述开关管控制端，所述开关管第二端接地。
10.一种LED控制电路，其特征在于：包括LED驱动电路以及以上权利要求1-9中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给LED负载供电。
11.一种纹波消除方法，其特征在于：得到表征负载低电位端电压的检测信号，当所述检测信号小于第一阈值时，负载电流降低；当所述检测信号大于第二阈值时，负载电流增加；当所述检测信号大于等于第一阈值小于等于第二阈值时，负载电流不变。
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