本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)，尤其是涉及一種電流紋波消除電路及其方法。

背景技術(shù)：

LED具有節(jié)能、環(huán)保、高效、安全等特點，被廣泛應(yīng)用于景觀、路燈和電子產(chǎn)品背光燈照明應(yīng)用中。如圖1所示，是常見的LED恒流驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)圖，其中VIN是AC輸入電壓，V+是經(jīng)整流橋整流之后的輸入電壓，當V+電壓增大直至超過LED串的電壓時，LED中開始有電流流過，并隨著電壓的增高而增大，到一定值后，被恒流驅(qū)動器所鉗制，而維持為一定值。電流波形如圖2中I_in所示，相應(yīng)的輸入功率為P_in＝V₊×I_in。又因LED兩端電壓與流過LED的電流關(guān)系遵從二極管的特性，電流維持不變時，其兩端的電壓也維持不變，故LED負端電壓與V+電壓之差也維持恒定，LED負端波形如圖2中LED所示。從圖2中電流波形可知，LED燈存在工頻(通常為100Hz或者120Hz)的亮暗變換，因而存在頻閃。

中國專利CN103269550A公開一種LED電流紋波消除電路，包括：一輸入源，一濾波電容以及一LED負載，該LED負載連接一開關(guān)管，該開關(guān)管的源級連接一采樣電阻，該開關(guān)管的門極連接一運算放大器的輸出端，當該輸入源為一包含波紋的電流源時，該運算放大器通過比較該采樣電阻上的電壓信號和一動態(tài)基準電壓信號，控制該開關(guān)管使該LED負載的電流接近為一直流電流。

中國專利CN104080256A公開一種自適應(yīng)LED電流紋波消除電路包括：功率管Q108、電流采樣電阻R109、運算放大器U110、以及一個自適應(yīng)基準電壓產(chǎn)生電路。功率管Q108的漏極接LED燈負載的陰極、源極接電流采樣電阻R109的一端、運算放大器U110的反相輸入端以及自適應(yīng)基準電壓產(chǎn)生電路的輸入端；自適應(yīng)基準電壓產(chǎn)生電路的輸出端接運算放大器U110的同相輸入端；運算放大器U110的輸出端接功率管Q108的柵極；電流采樣電阻R109的另一端作為該自適應(yīng)LED電流紋波消除電路的接地端。自適應(yīng)基準電壓產(chǎn)生電路用于根據(jù)采樣電壓，自動調(diào)節(jié)其輸出電壓，控制運算放大器U110，從而能夠控制功率管Q108的工作狀態(tài)從線性區(qū)轉(zhuǎn)移到飽和區(qū)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供電流紋波消除電路。

本發(fā)明的另一目的在于提供LED燈電流紋波消除方法。

本發(fā)明所述電流紋波消除電路設(shè)有放電電阻、穩(wěn)壓電容、雙向二極管、有源器件絕緣柵場效應(yīng)管和濾波電容；所述放電電阻與穩(wěn)壓電容并聯(lián)，放電電阻與穩(wěn)壓電容并聯(lián)電路的兩端分別與有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的柵極和源極連接，雙向二極的兩端分別與有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的柵極和漏極連接，有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的源極外接LED驅(qū)動電路，有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的漏極外接LED燈的一端，LED燈的另一端與濾波電容的一端連接，濾波電容的另一端與有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的源極連接。

所述雙向二極管可由2只反向齊納二極管串聯(lián)組成。

所述雙向二極管的兩端可并聯(lián)充電電阻。

所述放電電阻與穩(wěn)壓電容并聯(lián)電路和雙向二極管的連接點，與有源器件絕緣柵場效應(yīng)管之間可設(shè)有放大電路，所述放大電路可采用運算放大器。

一種LED燈電流紋波消除方法，其具體步驟如下：

1)構(gòu)建放電電阻與穩(wěn)壓電容并聯(lián)電路，在放電電阻與穩(wěn)壓電容并聯(lián)電路的一端分別連接一雙向二極管和有源器件絕緣柵場效應(yīng)管，雙向二極管和有源器件絕緣柵場效應(yīng)管分別與LED燈串接，放電電阻與穩(wěn)壓電容并聯(lián)電路的另一端和LED燈的一端并聯(lián)濾波電容；放電電阻與穩(wěn)壓電容并聯(lián)電路的另一端外接LED驅(qū)動電路；

2)為反饋線路提供快速啟動通道，當有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的漏極電壓超過齊納二極管的擊穿電壓時，經(jīng)齊納二極管給穩(wěn)壓電容充電，維持有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的柵源電壓，有源器件絕緣柵場效應(yīng)管保持打開狀態(tài)，齊納二極管防止穩(wěn)壓電容上的電荷被二極管泄放掉，給穩(wěn)壓電容漏電路徑，以泄放多余的電荷，維持有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的柵源電壓在一個周期內(nèi)的恒定；

3)若有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的漏源電壓增加，則有源器件絕緣柵場效應(yīng)管柵源電壓隨著增加，使得流過有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的電流也增加，將有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的漏源電壓拉低，形成負反饋環(huán)路，從而維持有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的柵源電壓、流過有源器件絕緣柵場效應(yīng)管的電流恒定，而漏源電壓在一定范圍內(nèi)波動，實現(xiàn)消除電流紋波、維持LED兩端電壓恒定的目的。

本發(fā)明只需與LED燈串聯(lián)，即可實現(xiàn)消除LED電流紋波，去除頻閃，且不改變原電路的輸入電流、功率等特性。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的帶恒流驅(qū)動器的LED驅(qū)動電路組成圖。

圖2是圖1所示電路中的主要工作波形。

圖3是圖1所示電路的等效原理框圖。

圖4是本發(fā)明實施例的電路結(jié)構(gòu)組成圖。

圖5是本發(fā)明實施例(增加充電電阻)的電路結(jié)構(gòu)組成圖。

圖6是本發(fā)明實施例利用放大器提高反饋增益的改進型消除LED電流紋波驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明實施例在調(diào)光應(yīng)用中改善調(diào)光效果的電路結(jié)構(gòu)組成圖。

圖8是圖7所示電路中的主要工作波形圖。

具體實施方式

參見圖4～8，本發(fā)明所述電流紋波消除電路實施例設(shè)有放電電阻R1、穩(wěn)壓電容C1、雙向二極管、有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1和濾波電容C2；所述放電電阻R1與穩(wěn)壓電容C1并聯(lián)，放電電阻R1與穩(wěn)壓電容C1并聯(lián)電路的兩端分別與有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的柵極和源極連接，雙向二極的兩端分別與有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的柵極和漏極連接，有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的源極外接LED驅(qū)動電路，有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的漏極外接LED燈的一端，LED燈的另一端與濾波電容C2的一端連接，濾波電容C2的另一端與有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的源極連接。

所述雙向二極管可由2只反向齊納二極管DZ1和DZ2串聯(lián)組成。

所述雙向二極管的兩端可并聯(lián)充電電阻R2。

所述消除LED紋波電路的一種改進型電路如圖5所示。在齊納二極管DZ1和DZ2兩端并入阻值較大的電阻R2，為C1提供除齊納二極管外的充電通路。

圖6是本發(fā)明實施例利用放大器提高反饋增益的改進型消除LED電流紋波驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖。所述放電電阻R1與穩(wěn)壓電容C1并聯(lián)電路和雙向二極管的連接點，與有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1之間設(shè)有運算放大器A，由于與放大器電路聯(lián)合使用，因此提供更高的反饋環(huán)路增益，進一步減小LED電流的紋波。

圖7是本發(fā)明實施例在調(diào)光應(yīng)用中改善調(diào)光效果的電路結(jié)構(gòu)組成圖，在LED燈的供電輸入端接入可控硅調(diào)光器Triac，圖8給出了圖7所示電路中主要的工作波形。Triac調(diào)光器輸出存在開啟點不一致的問題，導(dǎo)致其輸出波形存在大小波(如圖8中虛線所示VIN’和V+’)，進而影響到每一個周期內(nèi)輸入輸出功率不同，而出現(xiàn)LED燈閃爍的問題。本發(fā)明能濾除該大小波，從而避免LED燈光閃爍的問題，極大改善了調(diào)光效果。

本發(fā)明可應(yīng)用于各種LED驅(qū)動電路中，包括：穩(wěn)壓電路、濾波電路和有源器件組成的具有恒流功能的反饋電路。當與LED驅(qū)動電路相連時，流過負載的電流是不含交流分量的直流電流，但其輸出電壓是含有交流分量的電壓。因此，本發(fā)明利用所述去紋波電路給LED負載提供恒定電流，通過反饋環(huán)路維持LED電流以及消除LED負載上的交流電壓分量，以達到消除LED頻閃的效果。

一種LED燈電流紋波消除方法，其具體步驟如下：

1)構(gòu)建放電電阻與穩(wěn)壓電容并聯(lián)電路，在放電電阻與穩(wěn)壓電容并聯(lián)電路的一端分別連接一雙向二極管和有源器件絕緣柵場效應(yīng)管，雙向二極管和有源器件絕緣柵場效應(yīng)管分別與LED燈串接，放電電阻與穩(wěn)壓電容并聯(lián)電路的另一端和LED燈的一端并聯(lián)濾波電容；放電電阻與穩(wěn)壓電容并聯(lián)電路的另一端外接LED驅(qū)動電路。

2)為反饋線路提供快速啟動通道，當有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的漏極電壓超過齊納二極管DZ2的擊穿電壓時，經(jīng)齊納二極管DZ1和DZ2給穩(wěn)壓電容C1充電，維持有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的柵源電壓，有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1保持打開狀態(tài)。齊納二極管DZ1防止穩(wěn)壓電容C1上的電荷被二極管DZ2泄放掉，給穩(wěn)壓電容C1漏電路徑，以泄放多余的電荷，維持有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的柵源電壓在一個周期內(nèi)的恒定。

3)若有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的漏源電壓V_DS增加，則有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1柵源電壓V_GS隨著增加，使得流過有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的電流也增加，將有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的漏源電壓拉低，形成負反饋環(huán)路，從而維持有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的柵源電壓、流過有源器件絕緣柵場效應(yīng)管M1的電流恒定，而漏源電壓在一定范圍內(nèi)波動，實現(xiàn)消除電流紋波、維持LED兩端電壓恒定的目的。