CN103533719A - 一种基于三极管的led电流纹波消除驱动电路 - Google Patents

一种基于三极管的led电流纹波消除驱动电路 Download PDF

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何颖彦
于得水
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Abstract

本发明公开一种基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路，该LED电流纹波消除驱动电路的一端连接一输入源，另一端连接一LED负载，该LED电流纹波消除驱动电路包括一滤波电阻，该滤波电阻连接一滤波电容，该滤波电容连接一放大三极管的基极，该放大三极管的发射极连接一功率三极管的基极，该放大三极管的集电极和该功率三极管的集电极连接所述输入源，该功率三极管的发射极连接该LED负载，该滤波电阻和该滤波电容将输入电容上的纹波电压信号转化为电压信号，该电压信号驱动该放大三极管和功率三极管，使该LED负载上的电压和电流为一无纹波的直流信号。

Description

一种基于三极管的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,尤其涉及一种基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路。 
背景技术
现有技术中常见的LED恒流驱动电路如图1中所示。高功率因数LED恒流驱动电路包括一恒流输出的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。 
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路。 
为了实现上述发明目的，本发明公开一种基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路，该LED电流纹波消除驱动电路的一端连接一输入源，另一端连接一LED负载，该LED电流纹波消除驱动电路包括一滤波电阻，该滤波电阻连接一滤波电容，该滤波电容连接一放大三极管的基极，该放大三极管的发射极连接一功率三极管的基极，该放大三极管的集电极和该功率三极管的集电极连接所述输入源，该功率三极管的发射极连接该LED负载，该滤波电阻和该滤波电容将输入电容上的纹波电压信号转化为电压信号，该电压信号驱动该放大三极管和功率三极管，使该LED负载上的电压和电流为一无纹波的直流信号。 
更进一步地，为了保证电路正常运作，该滤波电容和该放大三极管的基极之间还包括一驱动电阻，该驱动电阻用于在该LED电流纹波消除驱动电路异常的情况下保护该放大三极管。 
更进一步地，该放大三极管和该功率三极管可被替换为一达林顿三极管。该功率三极管可被替换为一MOSFET管。 
更进一步地，该滤波电阻和一稳压管并联，该稳压管用于在该LED电流纹波消除驱动电路启动时为该滤波电容快速充电。 
更进一步地，该LED电流纹波消除驱动电路与该输入源之间还包括一输入电容，该输入电容上包含一纹波电压。 
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。 
与现有技术相比较，本发明所公开的基于三极管的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，使功率三极管上的电压等于该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是现有技术中所使用的高功率因数LED恒流驱动电路示意图； 
图2是根据本发明所示出的基于三极管的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反激结构高功率因数的基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路的示意图；
图5是根据本发明所示出的降压结构高功率因数的基于三极管的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的基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路另一实施方式的示意图；
图7是根据本发明所示出的升降压结构高功率因数的基于三极管的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。 
为了解决现有技术中高功率因数LED恒流驱动电路所产生的工频波纹，本发明的目的在于提供一种消除该波纹的LED驱动电路。本发明所提供的技术方案，通过消除该纹波对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。该无频闪LED驱动器的结构如图2中所示。本发明所示的无频闪LED驱动器200，该无频闪LED驱动器200连接于输入电容C1和负载LED之间。该无频闪LED驱动器200包括一滤波电阻R1。该滤波电阻R1的一端连接输入电容C1，该滤波电阻R1和稳压管ZD1并联，该稳压管的阳极连接于输入电容C1的正端。滤波电容C2连接于滤波电阻R1和滤波电容负端之间。滤波电容C2通过一驱动电阻R2连接放大三极管Q1的基极，该放大三极管Q1的集电极连接于输入电容C1的正端，放大三极管Q1的发射级连接功率三极管Q2的基极，该功率三极管Q2的集电极也连接于输入电容C1的正端，功率三极管Q2的发射极连接LED负载。 
输入源为一带有纹波电流的LED驱动器，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，输入电流源经输入电容C1滤波后，在输入电容C1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。 
滤波电阻R1和滤波电容C2的时间常数为若干个工频周期，输入电容C1上的纹波电压经过滤波电阻R1和滤波电容C2的滤波， 在滤波电容C2上产生一近似无纹波的直流电压。该直流电压通过驱动电阻R2驱动放大三极管Q1，Q1的发射极电流驱动功率三极管Q2，Q1起到提高电流放大倍数的作用。滤波电容C2上的电压比LED负载电压高两个PN结电压，约1.2V左右，因为滤波电容C2电压近似无纹波，所以输出LED负载电压也近似无纹波。当输入电容C1电压高于LED负载电压时，功率三极管Q2集电极C和发射极E之间电压VCE承担了输入电容C1上的纹波电压成分，其功率被功率三极管耗散掉。 
在电路启动时，稳压管ZD1为滤波电容C2快速充电，起到快速启动的目的，在稳定工作时，稳压管ZD1不起作用，稳压管ZD1的电压值需要高于输入电容C1上的纹波电压成分。 
驱动电阻R2为放大三极管Q1起到保护作用，当电路有异常情况出现时，如LED负载短路时，驱动电阻R2限制流入放大三极管Q1基极的电流，保护放大三极管Q1免于损坏。 
图3为根据本发明所示出的电路工作典型波形。输入电容C1上的电压301含有2倍的工频纹波，滤波电容C2上的电压303为一近似无纹波的直流电压，LED负载电压302比滤波电容C2上的电压303低两个PN结的电压，输入电容C1电压301的最低值比滤波电容C2电压303低一个PN结的电压。LED负载的电流304等于输入源电流的平均值，且为一近似无纹波的直流电流。 
图4是根据本发明所示出的反激结构高功率因数基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路的一个实施例，如图4中所示，该实施方式中输入源为一反激APFC LED驱动器400。 
图5是根据本发明所示出的降压结构高功率因数基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路的一个实施例，如图5中所示，该实施方式中输入源为一降压APFC LED驱动器500。 
图6是根据本发明所示出的降压结构高功率因数基于三极管的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作为降压开关电源的另一种连接方式，其中600为降压APFC LED驱动器。 
图7是根据本发明所示出的升降压结构高功率因数基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路的一个实施例，其中700为升降压APFC LED驱动器。 
与现有技术相比较，本发明所公开的基于三极管的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，使功率三极管上的电压等于该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。 
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 (7)

1.一种基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路，其特征在于，所述LED电流纹波消除驱动电路的一端连接一输入源，另一端连接一LED负载，所述LED电流纹波消除驱动电路包括一滤波电阻，所述滤波电阻连接一滤波电容，所述滤波电容连接一放大三极管的基极，所述放大三极管的发射极连接一功率三极管的基极，所述放大三极管的集电极和所述功率三极管的集电极连接所述输入源，所述功率三极管的发射极连接所述LED负载，所述滤波电阻和所述滤波电容将输入电容上的纹波电压信号转化为电压信号，所述电压信号驱动所述放大三极管和功率三极管，使所述LED负载上的电压和电流为一无纹波的直流信号。
2.如权利要求1所述的基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路，其特征在于，所述滤波电容和所述放大三极管的基极之间还包括一驱动电阻，所述驱动电阻用于在所述LED电流纹波消除驱动电路异常的情况下保护所述放大三极管。
3.如权利要求1所述的基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路，其特征在于，所述放大三极管和所述功率三极管可被替换为一达林顿三极管。
4.如权利要求1所述的基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路，其特征在于，所述功率三极管可被替换为一MOSFET管。
5.如权利要求1所述的基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路，其特征在于，所述滤波电阻和一稳压管并联，所述稳压管用于在所述LED电流纹波消除驱动电路启动时为所述滤波电容快速充电。
6.如权利要求1所述的基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路，其特征在于，所述LED电流纹波消除驱动电路与所述输入源之间还包括一输入电容，所述输入电容上包含一纹波电压。
7.如权利要求1所述的基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路，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。
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