一種紋波電流抑制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種紋波電流抑制電路，該電路包括：阻抗可變器件，電流檢測器件，參考信號產生電路和第一比較器；其中，阻抗可變器件，設置有第一端、第二端和第三端；所述第一端接收控制信號，阻抗可變器件根據(jù)所述控制信號調整其阻抗值；阻抗可變器件通過第二端和第三端連接在外部電流回路上；電流檢測器件，與所述阻抗可變器件連接，用于檢測所述阻抗可變器件的電流值；參考信號產生電路，用于生成參考信號；第一比較器，包括用于分別接收參考信號和所檢測到的阻抗可變器件的電流值的第一和第二輸入端；其比較結果作為所述阻抗可變器件的控制信號。本發(fā)明可以使得流過與之串聯(lián)負載的電流基本恒定，從而減小負載上的電流紋波。
【專利說明】一種紋波電流抑制電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及LED【技術領域】，尤其涉及一種紋波電流抑制電路。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)有的LED電路中，LED (Light-Emitting Diode，發(fā)光二極管)驅動電路為了滿足功率因數(shù)和成本的要求，通常采用單級PFC (Power Factor Correction,功率因數(shù)校正)電路實現(xiàn)。但是這種單級PFC電路輸出的電流紋波非常大，使得LED的發(fā)光帶有兩倍市電閃爍頻率，造成人眼不適，也會對監(jiān)控設備帶來麻煩。
[0003]為了解決現(xiàn)有LED電路出現(xiàn)的這一問題，往往需要在LED驅動電路兩端并聯(lián)很大的電容去平滑電流，使得成本和面積都提升。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明實施例提供了一種紋波電流抑制電路，該電路包括:阻抗可變器件，電流檢測器件，參考信號產生電路和第一比較器；其中，
[0005]阻抗可變器件，設置有第一端、第二端和第三端；所述第一端接收控制信號，阻抗可變器件根據(jù)所述控制信號調整其阻抗值；阻抗可變器件通過第二端和第三端連接在外部電流回路上；
[0006]電流檢測器件，與所述阻抗可變器件連接，用于檢測所述阻抗可變器件的電流值；
[0007]參考信號產生電路，用于生成參考信號；
[0008]第一比較器，包括用于分別接收參考信號和所檢測到的阻抗可變器件的電流值的第一和第二輸入端；其比較結果作為所述阻抗可變器件的控制信號。
[0009]本發(fā)明實施例提供的紋波電流抑制電路可以使得流過與之串聯(lián)負載的電流基本恒定，從而減小負載上的電流紋波。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0011]圖1為本發(fā)明實施例提供的紋波電流抑制電路應用場景示意圖；
[0012]圖2A為本發(fā)明實施例提供的一種紋波電流抑制電路結構框圖；
[0013]圖2B為本發(fā)明實施例提供的另一種紋波電流抑制電路結構框圖；
[0014]圖3A為本發(fā)明實施例提供的一種紋波電流抑制電路圖；
[0015]圖3B為本發(fā)明實施例提供的另一種紋波電流抑制電路圖；
[0016]圖4為圖2所示參考信號產生電路的一種實現(xiàn)框圖；[0017]圖5為圖2所示參考信號產生電路的另一種實現(xiàn)框圖；
[0018]圖6為圖2所示參考信號產生電路的又一種實現(xiàn)框圖；
[0019]圖7為圖5和圖6所示最值選擇器的具體實現(xiàn)框圖；
[0020]圖8為輸出電壓波形示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]現(xiàn)有LED電路中的前級LED驅動電路可以看作是一個電流源，向它的負載(LED)提供一個平均值恒定的電流，但是這個電流有可能隨著市電頻率而上下波動。如果簡單的通過給負載(LED)并聯(lián)電容的方式來減小流過LED的紋波電流，由于LED本身內阻很小，因此這種LED電路需要較大的電容才能起到很好的效果。
[0023]為了減小流過LED上的電流紋波，以及減小LED電路成本和面積，本發(fā)明實施例提供了 一種紋波電流抑制電路。
[0024]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種紋波電流抑制電路應用場景示意圖。如圖1所示，紋波電流抑制電路120與LED130串聯(lián)后再與電容140并聯(lián)接在前級LED驅動電路110的輸出端。在一個市電周期內，紋波電流抑制電路120的電流基本保持不變，從而使得流過LED的電流也基本恒定，從而減小LED上的電流紋波。由于串聯(lián)的紋波電流抑制電路120增加了支路的內阻，因此可以大大減小所需要的電容。另外，為了能夠適應不同的前級LED驅動電路110，同時也為了減小紋波電流抑制電路120的功耗，LED130的穩(wěn)態(tài)電流為自適應形式設置，即在LED電路穩(wěn)定工作后，LED30上的直流電流平均值與前級LED驅動電路110輸出電流的平均值相等，以保證紋波電流抑制電路120兩端的電壓足夠低，紋波足夠小。
[0025]圖2A為本發(fā)明實施例提供的一種紋波電流抑制電路結構框圖。如圖2A所示，紋波電流抑制電路120包括阻抗可變器件21、電流檢測器件22、第一比較器23和參考信號產生電路24。
[0026]阻抗可變器件21設置有第一端、第二端和第三端，其中第一端與第一比較器23的輸出端連接，用于接收控制信號，并根據(jù)該控制信號調整其阻抗值；第三端與外部LED130連接，向其輸出恒定電流。阻抗可變器件21的第一端為控制端，該控制端的電壓或電流決定了阻抗可變器件21的阻抗大小和電流大小。在實際電路中，阻抗可變器件21的阻抗大小和控制端的信號大小具有單調相關性，例如控制端電壓上升，阻抗下降。
[0027]電流檢測器件22的一端與阻抗可變器件21的第二端連接，其連接點A接入第一比較器23的一輸入端。電流檢測器件22用于檢測阻抗可變器件21的電流值，從而獲取流過LED的電流值。第一比較器23將該電流值與一個參考值相比較，再通過負反饋去控制阻抗可變器件21，就可以實現(xiàn)在周期內輸出電流基本恒定。
[0028]第一比較器23用于根據(jù)電流檢測器件22檢測到的阻抗可變器件21的電流值與參考信號產生電路24產生的參考信號VREF進行比較，其比較結果作為阻抗可變器件21的控制信號。[0029]優(yōu)選地，本發(fā)明實施例中的阻抗可變器件21可以選用NMOS晶體管，NMOS晶體管的柵極為第一端、源極為第二端、漏極為第三端，其中柵極電壓決定了其阻抗大小。需要說明的是，阻抗可變器件21除了選用NMOS晶體管外，還可以有其他實現(xiàn)方式，例如選用PMOS
晶體管。
[0030]電流檢測器件22可以用一個電阻實現(xiàn)，其電壓正比于電流。該電阻的一端接地，另一端與阻抗可變器件21直接串聯(lián)連接，也可以直接與阻抗可變器件21并聯(lián)連接(如圖2B所示)，采用鏡像阻抗可變器件21電流的方式實現(xiàn)。
[0031]參考信號產生電路24的輸出端與第一比較器23的另一輸入端連接,用于生成參考信號VREF。優(yōu)選地，參考信號產生電路24根據(jù)阻抗可變器件21的三端信號值和電流檢測器件22檢測到的電流值來產生參考信號VREF。圖4至圖6為本發(fā)明實施例提供的參考信號產生電路24的三種實現(xiàn)框圖。
[0032]第一種實現(xiàn)框圖如圖4所示，參考信號產生電路24包括第二比較器41、放大器42、第一比較電壓43和第二比較電壓44。
[0033]第二比較器41 一輸入端接入阻抗可變器件21兩端的電壓差，即阻抗可變器件21的第二端和第三端的電壓差；另一輸入端接入第一比較電壓43,輸出端與放大器42 —輸入端連接，用于將阻抗可變器件21兩端的電壓和第一比較電壓43進行比較，向放大器42輸出其比較結果。第一比較電壓43 —般根據(jù)阻抗可變器件21的特性來確定，通常為在最大電流下阻抗可變器件21的壓降再加上O?vdd之間的一個數(shù)值。
[0034]放大器42 —輸入端與第二比較器41的輸出端連接，其另一輸入端接入第二比較電壓44，用于放大第二比較器41的比較結果后與第二比較電壓44進行比較，其差值作為輸出的參考信號VREF。第二比較電壓44為O?vdd之間的一個數(shù)值，用于控制穩(wěn)態(tài)情況下第二比較器41輸出O和vdd的比例。
[0035]優(yōu)選地，上述放大器42可選用低帶寬放大器，其帶寬一般小于輸入電流紋波的基頻。
[0036]優(yōu)選地，第一比較電壓43和第二比較電壓44根據(jù)LED電路的溫度變化而變化。當LED電路溫度升高后，第一比較電壓43和第二比較電壓44隨之改變，LED上的電流紋波就會逐漸加大，同時LED電路的功耗也隨之下降，這就形成負反饋，從而避免LED電路溫度上升過高。
[0037]第一比較電壓43和第二比較電壓44還可以根據(jù)時間的變化進行動態(tài)變化。例如，在剛開機時，這個比較電壓逐漸達到最終值，那么紋波在開始時比較大，然后逐漸達到穩(wěn)定，電路功耗也是從小逐漸變大。
[0038]第二種實現(xiàn)框圖如圖5所示，參考信號產生電路24包括最值選擇器51、放大器42、第一比較電壓43和第二比較電壓44。
[0039]最值選擇器51 —輸入端接入阻抗可變器件兩端的電壓差，即阻抗可變器件的第二端和第三端的電壓差；另一輸入端接入第一比較電壓43,輸出端與放大器42 —輸入端連接，用于輸出阻抗可變器件的兩端電壓和第一比較電壓中最大的值或最小的值。
[0040]放大器42 —輸入端與最值比較器51的輸出端連接，其另一輸入端接入第二比較電壓44，用于放大最值比較器41的比較結果后與第二比較電壓44進行比較，其差值作為輸出的參考信號VREF。[0041]第三種實現(xiàn)框圖如圖6所示，參考信號產生電路24包括最值選擇器51、放大器42、第一比較電壓43和第二比較電壓44。
[0042]最值選擇器51 —輸入端接入阻抗可變器件51控制端電壓，即阻抗可變器件的第一端電壓，第一端電壓一般在O?vdd之間；另一輸入端接入第一比較電壓43,輸出端與放大器42 —輸入端連接，用于輸出阻抗可變器件的兩端電壓和第一比較電壓中最大的值或最小的值。第一比較電壓43根據(jù)阻抗可變器件的特性選擇O?vdd之間的一個電壓值。
[0043]放大器42 —輸入端與最值比較器51的輸出端連接，其另一輸入端接入第二比較電壓44，用于放大最值比較器41的比較結果后與第二比較電壓44進行比較，其差值作為輸出的參考信號VREF。第二比較電壓44通常為第一比較電壓43和vdd之間的一個電壓，同樣用于控制電流紋波。
[0044]圖3A為本發(fā)明實施例提供的一種紋波電流抑制電路圖。如圖3A所示，該紋波電流抑制電路120包括NMOS晶體管21、電流檢測器件22、第一比較器23和參考信號產生電路24。
[0045]NMOS晶體管21柵極與第一比較器23的輸出端連接，用于接收控制信號，NMOS晶體管21通過源極和漏極連接在外部電流回路上。
[0046]電流檢測器件22 —端與NMOS晶體管21源極連接，用于檢測NMOS晶體管21的電流值；
[0047]參考信號產生電路24,用于生成參考信號；
[0048]第一比較器23，包括用于分別接收參考信號和NMOS晶體管21電流值的第一和第二輸入端；其比較結果作為NMOS晶體管21的控制信號。
[0049]圖3B為本發(fā)明實施例提供的另一種紋波電流抑制電路圖。如圖3B所示，該紋波電流抑制電路120包括第一 MOS晶體管21a、第二 MOS晶體管21b、電阻22、第一比較器23和參考信號產生電路24，其中第一 NMOS晶體管21a為阻抗可變器件，電阻22和NMOS晶體管21b構成電流檢測器件。
[0050]第一 NMOS晶體管21a柵極和第二 NMOS管21b柵極與第一比較器23的輸出端連接，用于接收控制信號，第一 NMOS晶體管21a和第二 NMOS管21b根據(jù)控制信號調整其阻抗值。第一 NMOS晶體管21a漏極和第二 NMOS晶體管21b漏極串聯(lián)連接。電阻22 —端和第一 NMOS晶體管21a源極連接，該連接點再接入到第一比較器23的一輸入端。
[0051]參考信號產生電路24的輸出端與第一比較器23的另一輸入端連接,用于生成參考信號。
[0052]第一比較器23將參考信號以及電阻22和第一 NMOS晶體管21a源極連接點的電流進行比較，其比較結果作為第一 NMOS晶體管21a和第二 NMOS管21b的控制信號。
[0053]圖7為本發(fā)明實施例提供的最值選擇器電路結構示意圖。如圖7所示，最值選擇器51包括PMOS管Vl和PMOS管V2，其輸出信號Vo為Vl與V2中最低的值再加上預先設置的閾值電壓Vth。
[0054]圖8示出了本發(fā)明實施例紋波電流抑制電路工作時，阻抗可變器件、比較器和最值選擇器輸出電壓的波形示意圖。
[0055]本發(fā)明實施例提供的紋波電流抑制電路可以與LED串聯(lián)后再與電容并聯(lián)接在前級LED驅動的輸出端。在一個市電周期內，本發(fā)明實施例提供的紋波電流抑制電路的電流基本保持不變，從而使得LED的電流也基本恒定，從而減小了 LED上的電流紋波。由于本發(fā)明實施例提供的紋波電流抑制電路與LED串聯(lián)連接增加了該支路的內阻，因此可以減小所需要的電容。
[0056]盡管已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的特殊實施例，然而在不背離本發(fā)明的示例性實施例及其更寬廣方面的前提下，本領域技術人員顯然可以基于此處的教學做出變化和修改。因此，所附的權利要求意在將所有這類不背離本發(fā)明的示例性實施例的真實精神和范圍的變化和更改包含在其范圍之內。
【權利要求】
1.一種紋波電流抑制電路，其特征在于，包括:阻抗可變器件，電流檢測器件，參考信號產生電路和第一比較器；其中， 阻抗可變器件，設置有第一端、第二端和第三端；所述第一端接收控制信號，阻抗可變器件根據(jù)所述控制信號調整其阻抗值；阻抗可變器件通過第二端和第三端連接在外部電流回路上； 電流檢測器件，與所述阻抗可變器件連接，用于檢測所述阻抗可變器件的電流值； 參考信號產生電路，用于生成參考信號； 第一比較器，包括用于分別接收參考信號和所檢測到的阻抗可變器件的電流值的第一輸入端和第二輸入端；其比較結果作為所述阻抗可變器件的控制信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述參考信號產生電路包括: 第二比較器，其一輸入端接入所述阻抗可變器件兩端的電壓差，另一輸入端接入第一比較電壓，輸出端與放大器一輸入端連接，用于將所述阻抗可變器件兩端的電壓差和所述第一比較電壓進行比較； 放大器，其一輸入端接收第二比較器的比較結果，其另一輸入端接入第二比較電壓，用于放大所述第二比較器的比較結果后與所述第二比較電壓進行比較，其差值作為輸出的參考信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述參考信號產生電路包括: 最值選擇器，其一輸入端接入所述阻抗可變器件兩端的電壓差，另一輸入端接入第一比較電壓，輸出端與放大器一輸入端連接，用于輸出所述阻抗可變器件的兩端電壓差和所述第一比較電壓中最大的值或最小的值； 放大器，其一輸入端與所述最值選擇器的輸出端連接，其另一輸入端接入第二比較電壓，用于放大所述最值選擇器的輸出結果后與所述第二比較電壓進行比較，其差值作為輸出的參考信號。
4.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述參考信號產生電路包括: 最值選擇器，其一輸入端接入所述阻抗可變器件的第一端電壓，另一輸入端接入第一比較電壓，輸出端與放大器一輸入端連接，用于輸出所述阻抗可變器件的控制端電壓和所述第一比較電壓中最大的值或最小的值； 放大器，其一輸入端與所述最值選擇器的輸出端連接，其另一輸入端接入第二比較電壓，用于放大所述最值選擇器的輸出結果后與所述第二比較電壓進行比較，其差值作為輸出的參考信號。
5.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述電流檢測器件為電阻，所述阻抗可變器件為MOS晶體管，所述MOS晶體管柵極為第一端、漏極為第二端、源極為第三端；或者所述MOS晶體管柵極為第一端、源極為第二端、漏極為第三端。
6.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述阻抗可變器件為第一MOS晶體管，所述電流檢測器件包括電阻和第二MOS晶體管，所述第二MOS晶體管與所述電阻串聯(lián)連接，其連接點接入所述第一比較器的第二輸入端；所述電流檢測器件和所述阻抗可變器件并聯(lián)連接。
7.根據(jù)權利要求2至4中任一所述的電路，其特征在于，所述第一比較電壓和/或所述第二比較電壓根據(jù)電路溫度的變化而進行調整。
8.根據(jù)權利要求2至4中任一所述的電路，其特征在于，所述第一比較電壓和/或所述第二比較電壓根據(jù)時間的變化而進行動態(tài)調整。
9.一種LED電路，包括前級LED驅動電路和LED燈，其特征在于，還包括如權利要求1所述紋波電流抑制電路，所述紋波電流抑制電路與所述LED燈串聯(lián)后，再與電容并聯(lián)接到所述前級LED驅 動電路的輸出端。
【文檔編號】H05B37/02GK103889121SQ201410119156
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權日:2014年3月27日
【發(fā)明者】高峻, 劉柳勝, 程寶洪 申請人:美芯晟科技（北京）有限公司