CN103889113B - 一种led电流纹波消除电路及led发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于LED控制技术领域，提供了一种LED电流纹波消除电路及LED发光装置。本发明通过采用包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2及NMOS管M1的LED电流纹波消除电路，其结构简单且成本低，NMOS管M1工作于饱和区，并由第一电阻R1、第一电容C1及第二电阻R2对NMOS管M1的栅极电压纹波进行滤波处理以使所述NMOS管M1减小其漏极的电流纹波，进而有效地减小流过LED负载的电流纹波，从而达到LED无频闪发光的目的，解决了现有的LED电流纹波消除驱动电路所存在的无法有效地消除电流纹波以实现LED无频闪的问题。
Description
技术领域
本发明属于LED控制技术领域，尤其涉及一种LED电流纹波消除电路及LED发光装置。
背景技术
目前，实现高功率因数的LED恒流控制方案可分为有工频闪烁（简称频闪）方案和无工频闪烁（简称无频闪）方案。
其中，对于有频闪的LED恒流控制方案，其***电路简单，***物料成本较低。但研究已经表明，LED灯的频闪会对人眼造成很大的伤害，所以，此类方案如果想要减轻频闪，则需要增大输入电容或输出滤波电容。如果增大输入电容，往往是以牺牲高功率因数为代价，频闪减轻的效果越好，功率因数则会越低；如果增大输出滤波电容，虽然可以减轻LED灯的频闪，但不能从根本上解决频闪问题，且还会增加***物料成本，也就使得此类方案失去了低成本优势。
对于无频闪的LED恒流控制方案，其虽然无频闪，但***电路复杂，***物料成本不菲，且PCB布局较为困难，无频闪的LED恒流控制电路的控制器内部需要集成两套调制电路，进而导致控制器内部的控制电路复杂，控制器的成本高于常用的具备高功率因数的PFC芯片，从而使***物料成本增加。
针对具备高功率因数的LED恒流控制方案存在的频闪和成本问题，现有技术提出了一种如图1所示的解决方案，其采用一个基于三极管的LED电流纹波消除驱动电路10对具备高功率因数的LED恒流控制电路所输出的电流中的纹波进行滤除处理以达到消除频闪的目的，这种方法能够将输出电流的纹波减小到一定的范围以减轻频闪，但电容C1需要采用高耐压的电容，其成本高，且此电路对于电流纹波的消除效果欠佳，无法有效地消除电流纹波以达到LED无频闪的目的。
综上所述，现有的LED电流纹波消除驱动电路无法有效地消除电流纹波以实现无频闪且成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED电流纹波消除电路，旨在解决现有的LED电流纹波消除驱动电路所存在的无法有效地消除电流纹波以实现LED无频闪以及成本高的问题。
本发明是这样实现的，一种LED电流纹波消除电路，与恒流控制电路及LED负载连接，所述恒流控制电路的电流输出端连接所述LED负载的输入端，所述LED电流纹波消除电路的输入端和输出端分别连接所述LED负载的输出端和所述恒流控制电路的回路端；
所述LED电流纹波消除电路包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2及NMOS管M1；所述第一电阻R1的第一端与所述NMOS管M1的漏极的共接点为所述LED电流纹波消除电路的输入端，所述第一电容C1的第一端与所述第一电阻R1的第二端及所述第二电阻R2的第一端共接于所述NMOS管M1的栅极，所述NMOS管M1的源极与所述第二电阻R2的第二端及所述第一电容C1的第二端共接所形成的共接点为所述LED电流纹波消除电路的输出端；所述NMOS管M1工作于饱和区，由所述第一电阻R1、所述第一电容C1及所述第二电阻R2对所述NMOS管M1的栅极电压纹波进行滤波处理以使所述NMOS管M1减小其漏极的电流纹波。
本发明的另一目的还在于提供一种LED发光装置，所述LED发光装置包括恒流控制电路、LED负载以及上述的LED电流纹波消除电路。
本发明通过采用包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2及NMOS管M1的LED电流纹波消除电路，其结构简单且成本低，NMOS管M1工作于饱和区，并由第一电阻R1、第一电容C1及第二电阻R2对NMOS管M1的栅极电压纹波进行滤波处理以使所述NMOS管M1减小其漏极的电流纹波，进而有效地减小流过LED负载的电流纹波，从而达到LED无频闪发光的目的，解决了现有的LED电流纹波消除驱动电路所存在的无法有效地消除电流纹波以实现LED无频闪的问题。
附图说明
图1是现有技术提供的LED电流纹波消除驱动电路的结构图；
图2是本发明实施例提供的LED电流纹波消除电路的结构图；
图3是本发明实施例提供的LED电流纹波消除电路的另一结构图；
图4是与图2对应的包括钳位模块的LED电流纹波消除电路的结构图；
图5是与图3对应的包括钳位模块的LED电流纹波消除电路的结构图；
图6是与图2对应的包括钳位模块的LED电流纹波消除电路的另一结构图；
图7是与图3对应的包括钳位模块的LED电流纹波消除电路的另一结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图2示出了本发明实施例提供的LED电流纹波消除电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
本发明实施例提供的LED电流纹波消除电路100与恒流控制电路200及LED负载300连接，恒流控制电路200的电流输出端+连接LED负载300的输入端，LED电流纹波消除电路100的输入端和输出端分别连接LED负载300的输出端和恒流控制电路200的回路端。其中，恒流控制电路200是具备高功率因数的LED恒流控制电路，LED负载300是包括一个或多个LED的LED模组。
LED电流纹波消除电路100包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2及NMOS管M1；第一电阻R1的第一端与NMOS管M1的漏极的共接点为LED电流纹波消除电路100的输入端，第一电容C1的第一端与第一电阻R1的第二端及第二电阻R2的第一端共接于NMOS管M1的栅极，NMOS管M1的源极与第二电阻R2的第二端及第一电容C1的第二端共接所形成的共接点为LED电流纹波消除电路100的输出端；NMOS管M1工作于饱和区，由第一电阻R1、第一电容C1及第二电阻R2对NMOS管M1的栅极电压纹波进行滤波处理以使NMOS管M1减小其漏极的电流纹波。
其中，NMOS管M1工作于饱和区，在NMOS管M1的栅极-源极电压（即VGS）固定时，其漏极电流不会随漏极-源极电压（即VDS）变化，通过第一电阻R1、第一电容C1及第二电阻R2将NMOS管M1的栅极电压纹波进行滤波以减小电压纹波，则可以驱动NMOS管M1减小其漏极的电流纹波，进而使流过LED负载的电流纹波得到减小，从而实现LED无频闪发光的目的。在上述减小电流纹波的过程中，VDS承担了NMOS管M1的栅极的电压纹波，其承担电压纹波的功率由NMOS管M1进行消耗。
为了使LED电流纹波消除电路100的电流纹波消除效果更好，并尽可能地减小流过LED负载300的电流纹波，LED电流纹波消除电路100还可进一步包括第三电阻R3，如图3所示，第三电阻R3连接于NMOS管M1的源极与第二电阻R2的第二端之间。通过第三电阻R3可以产生一个用于电流调节的负反馈，从而使电流纹波减小到接近于零，大大提升了LED电流纹波消除电路100的电流纹波滤除效果。
另外，对于图2和图3所示的LED电流纹波消除电路100，为了能够使LED电流纹波消除电路100快速启动以进行电流纹波滤除操作，并降低NMOS管M1的功耗，如图4（对应图2）和图5（对应图3）所示，LED电流纹波消除电路100还可进一步包括钳位模块101，钳位模块101包括第四电阻R4、第五电阻R5及PNP型三极管Q1；第四电阻R4的第一端与PNP型三极管Q1的发射极共接于LED负载300的输出端，第四电阻R4的第二端与第五电阻R5的第一端共接于PNP型三极管Q1的基极，PNP型三极管Q1的集电极和第五电阻R5的第二端分别连接第一电容C1的第一端和第二端。其中，采用上述的钳位模块，可在电路启动时通过PNP型三极管Q1对第一电容C1快速充电以达到快速启动LED电流纹波消除电路100的目的，并可以实现电压钳位控制以对NMOS管M1的漏极电压进行限制，从而达到降低NMOS管M1的功耗的目的，调整第四电阻R4和第五电阻R5的阻值即可对钳位电压的大小进行调节。
在本发明其他实施例中，如图6（对应图2）和图7（对应图3）所示，钳位模块101还可以包括第六电阻R6、第七电阻R7、PMOS管M2及二极管D1；第六电阻R6的第一端与PMOS管M2的源极共接于LED负载300的输出端，第六电阻R6的第二端与第七电阻R7的第一端共接于PMOS管M2的栅极，PMOS管M2的漏极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极和第七电阻R7的第二端分别连接第一电容C1的第一端和第二端。其中，PMOS管M2和二极管D1的组合与上述的PNP型三极管Q1的功能相同，因此不再赘述。
对于图2至图7所示的LED电流纹波消除电路100，在实际应用既可以采用上述各个分立元件进行搭建，也可以采用CMOS工艺将除了第一电容C1之外的所有元器件集成于一个芯片中，以集成电路的形式与具有高功率因数的LED恒流控制电路组合成为具备无频闪驱动功能的LED恒流控制***。
基于上述的LED电流纹波消除电路100，本发明实施例还提供了一种LED发光装置，其包括恒流控制电路200、LED负载300以及上述的LED电流纹波消除电路100。
本发明实施例通过采用包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2及NMOS管M1的LED电流纹波消除电路100，其结构简单且成本低，NMOS管M1工作于饱和区，并由第一电阻R1、第一电容C1及第二电阻R2对NMOS管M1的栅极电压纹波进行滤波处理以使所述NMOS管M1减小其漏极的电流纹波，进而有效地减小流过LED负载300的电流纹波，从而达到LED无频闪发光的目的，解决了现有的LED电流纹波消除驱动电路所存在的无法有效地消除电流纹波以实现LED无频闪的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种LED电流纹波消除电路，其特征在于，所述LED电流纹波消除电路与恒流控制电路及LED负载连接，所述恒流控制电路的电流输出端连接所述LED负载的输入端，所述LED电流纹波消除电路的输入端和输出端分别连接所述LED负载的输出端和所述恒流控制电路的回路端；
所述LED电流纹波消除电路包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2及NMOS管M1；所述第一电阻R1的第一端与所述NMOS管M1的漏极的共接点为所述LED电流纹波消除电路的输入端，所述第一电容C1的第一端与所述第一电阻R1的第二端及所述第二电阻R2的第一端共接于所述NMOS管M1的栅极，所述NMOS管M1的源极与所述第二电阻R2的第二端及所述第一电容C1的第二端共接所形成的共接点为所述LED电流纹波消除电路的输出端；所述NMOS管M1工作于饱和区，由所述第一电阻R1、所述第一电容C1及所述第二电阻R2对所述NMOS管M1的栅极电压纹波进行滤波处理以使所述NMOS管M1减小其漏极的电流纹波；
所述LED电流纹波消除电路还包括钳位模块；
所述钳位模块包括第四电阻R4、第五电阻R5及PNP型三极管Q1；所述第四电阻R4的第一端与所述PNP型三极管Q1的发射极共接于所述LED负载的输出端，所述第四电阻R4的第二端与所述第五电阻R5的第一端共接于所述PNP型三极管Q1的基极，所述PNP型三极管Q1的集电极和所述第五电阻R5的第二端分别连接所述第一电容C1的第一端和第二端；
或者，所述钳位模块包括第六电阻R6、第七电阻R7、PMOS管M2及二极管D1；所述第六电阻R6的第一端与所述PMOS管M2的源极共接于所述LED负载的输出端，所述第六电阻R6的第二端与所述第七电阻R7的第一端共接于所述PMOS管M2的栅极，所述PMOS管M2的漏极连接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极和所述第七电阻R7的第二端分别连接所述第一电容C1的第一端和第二端。
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LED电流纹波消除电路还包括第三电阻R3，所述第三电阻R3连接于所述NMOS管M1的源极与所述第二电阻R2的第二端之间。
3.一种LED发光装置，包括恒流控制电路和LED负载，其特征在于，所述LED发光装置还包括LED电流纹波消除电路，所述LED电流纹波消除电路与所述恒流控制电路及所述LED负载连接，所述恒流控制电路的电流输出端连接所述LED负载的输入端，所述LED电流纹波消除电路的输入端和输出端分别连接所述LED负载的输出端和所述恒流控制电路的回路端；
所述LED电流纹波消除电路包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2及NMOS管M1；所述第一电阻R1的第一端与所述NMOS管M1的漏极的共接点为所述LED电流纹波消除电路的输入端，所述第一电容C1的第一端与所述第一电阻R1的第二端及所述第二电阻R2的第一端共接于所述NMOS管M1的栅极，所述NMOS管M1的源极与所述第二电阻R2的第二端及所述第一电容C1的第二端共接所形成的共接点为所述LED电流纹波消除电路的输出端；所述NMOS管M1工作于饱和区，由所述第一电阻R1、所述第一电容C1及所述第二电阻R2对所述NMOS管M1的栅极电压纹波进行滤波处理以使所述NMOS管M1减小其漏极的电流纹波；
所述LED电流纹波消除电路还包括钳位模块；
所述钳位模块包括第四电阻R4、第五电阻R5及PNP型三极管Q1；所述第四电阻R4的第一端与所述PNP型三极管Q1的发射极共接于所述LED负载的输出端，所述第四电阻R4的第二端与所述第五电阻R5的第一端共接于所述PNP型三极管Q1的基极，所述PNP型三极管Q1的集电极和所述第五电阻R5的第二端分别连接所述第一电容C1的第一端和第二端；
或者，所述钳位模块包括第六电阻R6、第七电阻R7、PMOS管M2及二极管D1；所述第六电阻R6的第一端与所述PMOS管M2的源极共接于所述LED负载的输出端，所述第六电阻R6的第二端与所述第七电阻R7的第一端共接于所述PMOS管M2的栅极，所述PMOS管M2的漏极连接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极和所述第七电阻R7的第二端分别连接所述第一电容C1的第一端和第二端。
4.如权利要求3所述的LED发光装置，其特征在于，所述LED电流纹波消除电路还包括第三电阻R3，所述第三电阻R3连接于所述NMOS管M1的源极与所述第二电阻R2的第二端之间。
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