一種低紋波斬波電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種低紋波斬波電路，該電路包括依順序串聯(lián)的發(fā)光二極管串、電感、開關(guān)管和取樣電阻；其中，發(fā)光二極管串的正端接電源輸入端，其負(fù)端接電感的一端，電感的另一端接開關(guān)管的第一端，開關(guān)管的第二端串取樣電阻后接地；開關(guān)管的第三端通過(guò)偏置電阻和電源輸入端連接，以獲得導(dǎo)通開關(guān)管的偏置電壓；還包括一比較器，該比較器的同相輸入端接參考電壓，反相輸入端接在開關(guān)管和取樣電阻之間的連接點(diǎn)上，其輸出端接開關(guān)管的第三端，當(dāng)反相輸入端的電壓大于參考電壓時(shí)，所述輸出端輸出低電平，拉低偏置電壓以使開關(guān)管斷開。本實(shí)用新型采用低成本的單級(jí)PFC線路拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)了高功率因數(shù)的同時(shí)還有效消除了其帶來(lái)的工頻紋波對(duì)電路的影響。
【專利說(shuō)明】一種低紋波斬波電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及LED燈領(lǐng)域，尤其涉及一種低紋波斬波電路。
【背景技術(shù)】
[0002]LED因功耗低、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在越來(lái)越廣闊的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，尤其在照明領(lǐng)域中已經(jīng)逐漸替代白熾燈成為主流產(chǎn)品。其驅(qū)動(dòng)電源為提高電利用率(功率因數(shù))通常采用雙級(jí)PFC線路拓?fù)浠騿螛OPFC線路拓?fù)?。其中，采用雙級(jí)PFC線路拓?fù)潆娐窂?fù)雜，成本高昂；采用單極PFC線路拓?fù)鋾?huì)由于其未使用電解電容的緣故而輸出較高的工頻紋波，該工頻紋波產(chǎn)生的紋波電流經(jīng)過(guò)LED產(chǎn)生的功耗和熱量，使LED整體功耗上升和使用壽命降低，并引發(fā)人體肉眼可以識(shí)別的頻閃現(xiàn)象。
[0003]因此有必要設(shè)計(jì)一種可行、成本低且能有效抑制紋波的電路，用于克服采用單級(jí)PFC線路拓?fù)涠l(fā)的上述問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供了一種低紋波斬波電路，旨在解決單級(jí)PFC線路拓?fù)涞墓ゎl紋波弓丨起的功耗問(wèn)題，和由此引起LED使用壽命降低及人體肉眼可以識(shí)別的頻閃問(wèn)題。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種低紋波斬波電路，包括:
[0007]依順序串聯(lián)的發(fā)光二極管串、電感、開關(guān)管和取樣電阻；其中，所述發(fā)光二極管串的正端接電源輸入端，其負(fù)端接所述電感的一端，所述電感的另一端接所述開關(guān)管的第一端，所述開關(guān)管的第二端串所述取樣電阻后接地；
[0008]所述開關(guān)管的第三端通過(guò)偏置電阻和所述電源輸入端連接，以獲得導(dǎo)通所述開關(guān)管的偏置電壓；
[0009]該電路還包括一比較器，該比較器的同相輸入端接參考電壓，其反相輸入端接在所述開關(guān)管和取樣電阻之間的連接點(diǎn)上，該比較器的輸出端接所述開關(guān)管的第三端，當(dāng)電流紋波的峰值電壓大于所述參考電壓時(shí)，所述輸出端輸出低電平，拉低所述偏置電壓以斷開所述開關(guān)管。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:1、由于設(shè)置一電感，根據(jù)其阻抗特性，可以濾除部分工頻紋波，從而對(duì)人體肉眼可識(shí)別的頻閃起到有效的抑制作用，實(shí)現(xiàn)LED照明的無(wú)頻閃功能；
2、由于設(shè)置了一個(gè)用于控制電路導(dǎo)通和斷開的開關(guān)管和一個(gè)控制該開關(guān)管導(dǎo)通和截止的比較器，該比較器的同相輸入端接一參考電壓，反相輸入端用于檢測(cè)電路某一節(jié)點(diǎn)的電壓，由于該節(jié)點(diǎn)處的電壓摻雜有工頻紋波電壓，因此會(huì)有一定的波動(dòng)幅度，當(dāng)該節(jié)點(diǎn)的電壓大于參考電壓時(shí)(表示波動(dòng)幅度超出了 LED的正常工作范圍)，該比較器輸出低電平，使開關(guān)管截止，電路處于開路狀態(tài)，以消除紋波電流對(duì)LED的影響，降低紋波電流對(duì)LED產(chǎn)生的熱量，降低電路的功率損耗，有效延長(zhǎng)LED的使用壽命。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的低紋波斬波電路的電路框圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型的低紋波斬波電路的電路連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0014]如圖1，一種低紋波斬波電路，包括:
[0015]依順序串聯(lián)的發(fā)光二極管串1、電感2、開關(guān)管3和取樣電阻4，開關(guān)管有第一端a、第二端b和第三端c,第三端c控制第一端a和第二端b之間的電流導(dǎo)通和斷開；其中，發(fā)光二極管串I的正端接電源輸入端V+，發(fā)光二極管串I的負(fù)端接電感2的一端，電感2的另一端接開關(guān)管3的第一端a，開關(guān)管3的第二端b串取樣電阻4后接地；
[0016]開關(guān)管3的第三端c通過(guò)偏置電阻5和電源輸入端V+連接，以獲得導(dǎo)通所述開關(guān)管3的偏置電壓；其中，偏置電阻5的作用是為了防止電源輸入端V+的電壓浪涌過(guò)大對(duì)開關(guān)管3造成損害，同時(shí)為開關(guān)管3提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)；
[0017]還包括一比較器6，該比較器6的同相輸入端接參考電壓Vref，該比較器6反相輸入端接在開關(guān)管3和取樣電阻4之間的連接點(diǎn)上，該比較器6輸出端接所述開關(guān)管3的第三端c,當(dāng)反相輸入端的電壓大于參考電壓Vref時(shí)，比較器6的輸出端輸出低電平,拉低偏置電壓以斷開開關(guān)管3。
[0018]優(yōu)選的，該電路還包括一穩(wěn)壓管，該穩(wěn)壓管的陰極接開關(guān)管3的第三端C，該穩(wěn)壓管的陽(yáng)極接地。該穩(wěn)壓管的設(shè)置是為了防止過(guò)壓的產(chǎn)生，保護(hù)電路。
[0019]優(yōu)選的，發(fā)光二極管串I和電感2串聯(lián)所形成的電路上還并聯(lián)一續(xù)流二極管，該續(xù)流二極管的陰極連接在發(fā)光二極管串I的正端，該續(xù)流二極管的陽(yáng)極連接在電感2和開關(guān)管3之間的連接點(diǎn)上。當(dāng)開關(guān)管3斷開時(shí)，發(fā)光二極管串1、電感2和續(xù)流二極管形成一閉合回路，電感2釋放電流供發(fā)光二極管串I使用。因此，該續(xù)流二極管起續(xù)流作用。
[0020]在具體應(yīng)用中，開關(guān)管3為NMOS晶體管,該開關(guān)管3的第一端a為漏極,開關(guān)管3的第二端b為源極，開關(guān)管3的第三端c為柵極。當(dāng)然，也可以采用其他的晶體管。
[0021 ] 下面對(duì)該電路的原理做一詳細(xì)闡述:
[0022]以電源輸入端為起點(diǎn)，電流流經(jīng)發(fā)光二極管串1、電感2、開關(guān)管3和取樣電阻4，實(shí)質(zhì)上，該電流由多種成分組成，其包括用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管串I發(fā)光的工作電流，和加載在該工作電流上的紋波電流等，該紋波電流為無(wú)效電流并對(duì)電路有一定的副作用，如增加了電路的整體功耗、使LED發(fā)熱而降低其使用壽命，且產(chǎn)生人體肉眼可以識(shí)別的頻閃，因此需要采取措施對(duì)波紋進(jìn)行抑制以消除這些副作用；其中，上述電感2的設(shè)置就利用了其阻抗特性對(duì)頻閃進(jìn)行了有效的抑制。為解決紋波電流增加了電路功耗和降低LED使用壽命的問(wèn)題，本實(shí)用新型因此設(shè)置了開關(guān)管3，該開關(guān)管3控制電流的導(dǎo)通和截止，即可以設(shè)定一個(gè)安全范圍(在該范圍內(nèi)，LED功耗和發(fā)熱處于正常水平)，當(dāng)超出該范圍時(shí)，開關(guān)管3斷開，當(dāng)在該范圍之內(nèi)時(shí)，開關(guān)管3導(dǎo)通，可以理解，利用這一機(jī)制可以有效的降低或消除紋路電流對(duì)電路(或LED)的影響。作為判斷本電路是否處于安全范圍的依據(jù)，本實(shí)用新型設(shè)置了取樣電阻4，利用該取樣電阻4的電壓值VR作為所述依據(jù)，并設(shè)置一比較器6，該比較器6的同相輸入端接一參考電壓Vref，該比較器6的反相輸入端則用于輸入所述電壓值VR，當(dāng)VrefXVR時(shí)，則表明電壓超出安全范圍，根據(jù)比較器6的原理,其輸出端輸出低電平,將開關(guān)管3的第三端c電壓拉低，開關(guān)管3截止，電路斷路以消除紋波對(duì)電路的影響，當(dāng)Vref>VR時(shí)，則表明電壓處于安全范圍內(nèi)，根據(jù)比較器6的原理,其輸出端輸出高電平,將開關(guān)管3的第三端c電壓拉升，開關(guān)管3導(dǎo)通，利用導(dǎo)通/截止的機(jī)制使電路(或LED)始終工作在安全范圍內(nèi)。需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型解決的是紋波在峰值狀態(tài)下產(chǎn)生的紋波過(guò)流電流對(duì)電路的損害，由于過(guò)流時(shí)間短，開關(guān)管3是在過(guò)流時(shí)間內(nèi)短暫關(guān)斷，即關(guān)斷時(shí)間為nS級(jí)或μ S級(jí)，因此在解決紋波影響的同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生新的閃屏。
[0023]為了使上述闡述的內(nèi)容更清晰，下面結(jié)合具體元器件列舉一細(xì)化的電路連接圖，以作參考:
[0024]需要說(shuō)明的是，為方便闡述，本實(shí)施例使用Rl代表偏置電阻，R2代表取樣電阻，但并不用于限制本實(shí)用新型，如為了分散功率，偏置電阻可以有兩個(gè)以上的電阻構(gòu)成，取樣電阻也可以有兩個(gè)以上的的電阻構(gòu)成。
[0025]請(qǐng)參閱圖2，依順序串聯(lián)的發(fā)光二極管串、電感L、NMOS晶體管VT和取樣電阻R2 ；其中，發(fā)光二極管串的正端接電源輸入端V+，發(fā)光二極管串的負(fù)端接電感L的一端，電感L的另一端接NMOS晶體管VT的漏極，NMOS晶體管VT的源極串取樣電阻R2后接地；NM0S晶體管VT的柵極通過(guò)偏置電阻Rl和所述電源輸入端V+連接；該電路還包括一比較器N，該比較器N的同相輸入端接參考電壓Vref，該比較器N的反相輸入端接在NMOS晶體管VT和取樣電阻R2之間的連接點(diǎn)上，該比較器N的輸出端接NMOS晶體管VT的柵極。還設(shè)有穩(wěn)壓管ZDl和續(xù)流二極管ZD2，穩(wěn)壓管ZDl的陰極連接在NMOS晶體管的柵極，穩(wěn)壓管ZDl的陽(yáng)極接地，續(xù)流二極管ZD2的陽(yáng)極連接在電感L和NMOS晶體管VT之間的連接點(diǎn)上，續(xù)流二極管ZD2的陰極連接在發(fā)光二極管串的正端。
[0026]以上所述的本實(shí)用新型實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。任何在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低紋波斬波電路，其特征在于，包括: 依順序串聯(lián)的發(fā)光二極管串、電感、開關(guān)管和取樣電阻；其中，所述發(fā)光二極管串的正端接電源輸入端，其負(fù)端接所述電感的一端，所述電感的另一端接所述開關(guān)管的第一端，所述開關(guān)管的第二端串所述取樣電阻后接地； 所述開關(guān)管的第三端通過(guò)偏置電阻和所述電源輸入端連接，以獲得導(dǎo)通所述開關(guān)管的偏置電壓； 還包括一比較器，該比較器的同相輸入端接參考電壓，其反相輸入端接在所述開關(guān)管和取樣電阻之間的連接點(diǎn)上，該比較器的輸出端接所述開關(guān)管的第三端，當(dāng)電流紋波的峰值電壓大于所述參考電壓時(shí)，所述輸出端輸出低電平，拉低所述偏置電壓以斷開所述開關(guān)管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低紋波斬波電路，其特征在于，所述開關(guān)管還連接有穩(wěn)壓管，該穩(wěn)壓管的陰極接所述開關(guān)管的第三端，該穩(wěn)壓管的陽(yáng)極接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低紋波斬波電路，其特征在于，所述發(fā)光二極管串和電感串聯(lián)所形成的電路上并聯(lián)有續(xù)流二極管，該續(xù)流二極管的陰極連接在發(fā)光二極管串的正端，該續(xù)流二極管的陽(yáng)極連接在所述電感和開關(guān)管之間的連接點(diǎn)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低紋波斬波電路，其特征在于，所述開關(guān)管為NMOS晶體管，所述開關(guān)管的第一端為漏極，所述開關(guān)管的第二端為源極，所述開關(guān)管的第三極為柵極。
【文檔編號(hào)】H02H3/087GK203378105SQ201320433229
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】陳彬, 范忠良, 張文, 楊美順 申請(qǐng)人:深圳市瑞旺光電科技有限公司