CN103269550B - 一种led电流纹波消除驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开LED电流纹波消除电路，包括：一输入源，一滤波电容以及一LED负载，该LED负载连接一开关管，该开关管的源级连接一采样电阻，该开关管的门极连接一运算放大器的输出端，当该输入源为一包含波纹的电流源时，该运算放大器通过比较该采样电阻上的电压信号和一动态基准电压信号，控制该开关管使该LED负载的电流接近为一直流电流。

Description

一种LED电流纹波消除驱动电路
技术领域
本发明涉及一种LED驱动电路,尤其涉及一种LED电流纹波消除驱动电路。
背景技术
图1是一种传统的有纹波LED恒流驱动电路的简化示意图。 如图1所示，包括一恒流输出的LED驱动器10，一滤波电容C1和一LED负载，该滤波电容和LED负载直接并联。为了实现高功率因数，所述恒流输出的LED驱动器10输出电流含有工频纹波的成分，例如电网频率为50Hz，则恒流输出的LED驱动器输出电流含有100Hz的纹波，滤波电容C1上的电压也具有100Hz的纹波，同样，LED负载中的电流也含有100Hz的纹波，使光输出含有100Hz的频闪。长期处于这种低频频闪的LED灯下工作，会引起人的视觉疲劳，容易造成近视。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种LED电流纹波消除驱动电路。
为了实现上述发明目的，本发明公开LED电流纹波消除电路，包括：一输入源，一滤波电容以及一LED负载，该LED负载连接一开关管，该开关管的源级连接一采样电阻，该开关管的门极连接一运算放大器的输出端，当该输入源为一包含波纹的电流源时，该运算放大器通过比较该采样电阻上的电压信号和一动态基准电压信号，控制该开关管使该LED负载的电流接近为一直流电流。
更进一步地，该动态基准电压信号为一积分电容电压信号。
更进一步地，该开关管的门极或漏极电压信号经过一比较器与一阈值电压信号进行比较并根据该比较结果导通一开关，当该开关导通时，该积分电容电压信号下降，该动态基准电压信号下降。
更进一步地，该积分电容连接一充电电路，该充电电路为一电流源或者电阻。
更进一步地，该开关与一泄放电路串联后与该积分电容并联。该开关与该泄放电路的位置能够互换，该开关为一可变电流源，该泄放电路为一电阻或电流源。
更进一步地，该动态基准电压信号为一比例放大或缩小后的积分电容电压信号。
更进一步地，该输入源为反激式开关电源、降压开关电源或升降压开关电源。
更进一步地，该开关管为MOSFET管或BJT管。该开关管为BJT管时，该开关管的驱动信号为电流信号。
与现有技术相比较，本发明所公开的LED电流纹波消除驱动电路，智能地控制LED驱动电路的电流，使得LED负载中的电流等于输入电流源的平均电流，使功率开关上的电压等于所诉滤波电容电压的纹波成分，使LED负载上的电压为一近似无纹波的直流电压， LED负载电流为一近似无纹波的直流电流，达到LED电流纹波消除的目的。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1是传统的高功率因数LED恒流驱动电路示意图；
图2是根据本发明所示出的LED电流纹波消除驱动电路的示意图；
图3是根据本发明所示出的电路工作典型波形图；
图4是根据本发明所示出的LED电流纹波消除驱动电路使用功率开关漏极控制的示意图；
图5是根据本发明所示出的反激结构高功率因数LED电流纹波消除驱动电路的示意图；
图6是根据本发明所示出的降压结构高功率因数LED电流纹波消除驱动电路的示意图；
图7是根据本发明所示出的降压结构高功率因数LED电流纹波消除驱动电路另一实施方式的示意图；
图8是根据本发明所示出的升降压结构高功率因数LED电流纹波消除驱动电路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
根据本发明的LED电流纹波消除驱动电路对现有驱动电路的驱动方式和控制方式做出了改进。
参考该LED电流纹波消除驱动电路的示意图图2。如图2所示，本发明的LED驱动电路中，LED负载正端连接滤波电容C1正端。功率开关M1的漏极D连接LED负载的负端。采样电阻R1连接于功率开关M1的源极S。运算放大器20的反向输入端连接采样电阻R1，运算放大器的输出端连接功率开关M1的门级G。比较器30的一输入端连接于功率开关M1的门级G或漏极D，比较器30的另一输入端连接一比较阀值电压V1，比较器20的输出接一开关S1。开关S1与一泄放电路R2串联后与一积分电容C2并联，一充电电路40连接积分电容C2。积分电容C2上的电压经过一比例环节50后供给运算放大器20同相输入端作为动态基准信号ref。
输入源为一带纹波电流的LED驱动器10，比如有源功率校正LED恒流驱动器，含有2倍电网频率的纹波成分，输入电流源经滤波电容滤波后，在滤波电容上产生一电压，该电压也带有2倍电网频率的纹波。本发明的目的在于，消除该纹波对LED负载电流的影响，使LED负载电流实现很小的工频纹波，实现LED电流纹波消除的目的。
LED负载中的电流流入功率开关M1的漏极D，并在功率开关M1的源级S流出，功率开关M1的源级S电流流过采样电阻R1得到一采样电压CS，该电压CS反映了LED负载电流的大小。运算放大器20将采样电阻电压CS和动态基准电压ref进行比较，并输出信号控制功率开关M1的门级G，闭环调节LED负载电流。LED电流为                                                ，式中，为动态基准电压，为采样电阻值。
功率开关M1的漏极电压D也存在2倍电网频率的纹波，当漏极D电压较高时，上述环路可以闭环，LED电流为一直流信号。当漏极电压较低无法使上述环路闭环时，运算放大器20的输出会饱和，门级电压会较高，同时LED电流会稍低于。
功率开关M1的门级电压信号被送到比较器30与一比较阀值V1相比较，当功率开关M1漏极D电压较低时，上述环路在工频周期内会有若干时间无法闭环，门级电压会高于比较阀值，说明LED电流出现纹波。此时比较器30输出信号给开关，使开关S1导通，积分电容C2上的电压下降，同时也使得动态基准电压ref下降，使LED电流减小。因为输入源为一带有纹波的恒流源，当LED电流减少时，输入电流会大于输出电流，则使得输出滤波电容C2电压上升，功率开关M1的漏级D电压也会上升，最后实现一电压闭环从而控制动态基准信号ref，使LED负载电流为一近似无纹波的直流电流，同时使功率开关M1上的功率损耗为最小。
在本实施方式中，该充电电路40可以为一电流源，也可以为一电阻。该开关S1可以为一逻辑开关，也可以为一可变电流源。该泄放电路R2可以为一电阻，也可以为一电流源。开关S1和泄放电路R2位置可以互换。功率开关管M1是MOSFET管，也可以是BJT管，当该功率开关为BJT时，驱动信号为电流。在另一优选实施方式中，比例环节50可以省略。
图3为使用功率开关的门级电压信号控制时，根据本发明所示出的电路工作典型波形。输出滤波电容C1上的电压含有2倍的工频纹波，输出滤波电容C1电压等于功率开关M1漏极D电压与LED负载两端电压之和，输出滤波电容C1上的工频纹波被转移到功率开关M1的漏极D上，使得LED负载两端电压为近似无纹波的直流电压，LED负载的电流也为一近似无纹波的直流电流。其平均值等于输入电流源的平均电流。
图4为使用功率开关的漏极电压控制时的示意图。如图4所示，功率开关M1的漏极D电压信号也可以被比较器30用来与比较阀值V1比较。当漏极D电压信号低于比较阀值V1时，降低动态基准电压值ref，使LED电流减小，滤波电容C1电压上升，同时功率开关M1漏极D电压上升。实现一电压闭环从而控制动态基准信号ref。使LED负载电流为一近似无纹波的直流电流，同时使功率开关M1上的功率损耗为最小。
图5是根据本发明所示出的反激结构高功率因数LED电流纹波消除驱动电路的一个实施例。本发明所公开的LED电流纹波消除驱动电路15作为反激式开关电源。
图6是根据本发明所示出的降压结构高功率因数LED电流纹波消除驱动电路的一个实施例。本发明所公开的LED电流纹波消除驱动电路16作为降压开关电源。
图7是根据本发明所示出的降压结构高功率因数LED电流纹波消除驱动电路的另一个实施例。本发明所公开的LED电流纹波消除驱动电路17作为降压开关电源的另一种连接方式。
图8是根据本发明所示出的升降压结构高功率因数LED电流纹波消除驱动电路的一个实施例。本发明所公开的LED电流纹波消除驱动电路18作为升降压开关电源。 
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种LED电流纹波消除电路，其特征在于，包括：一输入源，一滤波电容以及一LED负载，所述LED负载连接一开关管，所述开关管的源级连接一采样电阻，所述开关管的门极连接一运算放大器的输出端，当所述输入源为一包含波纹的电流源时，所述运算放大器通过比较所述采样电阻上的电压信号和一动态基准电压信号，控制所述开关管使所述LED负载的电流为一直流电流；所述动态基准电压信号为一积分电容电压信号；所述开关管的门极电压信号经过一比较器与一阈值电压信号进行比较并根据所述比较结果导通一开关，当所述开关导通时，所述积分电容电压信号下降，所述动态基准电压信号下降；所述积分电容连接一充电电路，所述充电电路为一电流源或者电阻；所述开关与一泄放电路串联后与所述积分电容并联。
2.如权利要求1所述的LED电流纹波消除电路，其特征在于，所述开关与所述泄放电路的位置能够互换，所述开关为一可变电流源，所述泄放电路为一电阻或电流源。
3.如权利要求1所述的LED电流纹波消除电路，其特征在于，所述动态基准电压信号为一比例放大或缩小后的积分电容电压信号。
4.如权利要求1所述的LED电流纹波消除电路，其特征在于，所述输入源为反激式开关电源、降压开关电源或升降压开关电源。
5.如权利要求1所述的LED电流纹波消除电路，其特征在于，所述开关管为MOSFET管或BJT管。
6.如权利要求1所述的LED电流纹波消除电路，其特征在于，所述开关管为BJT管时，所述开关管的驱动信号为电流信号。
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