具有紋波抑制電路的系統及其紋波抑制方法
【專利摘要】本發明公開了一種紋波抑制電路及其紋波抑制方法。紋波抑制電路包括濾波電路以及跟隨電路。濾波電路接收來自一信號源的紋波信號，輸出濾波信號，其中，濾波信號為紋波信號的平均值與一個正偏置信號之和。跟隨電路接收紋波信號和濾波信號，提供輸出信號，其中輸出信號跟隨濾波信號。該紋波抑制電路具有降低系統功耗和輸出電容容值、控制方便靈活以及適應性強等優點。
【專利說明】具有紋波抑制電路的系統及其紋波抑制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電路系統，具體地但不限于涉及一種具有紋波抑制功能的電路系統。
【背景技術】
[0002]發光二極管(LED)作為一種低能耗、高效率的發光材料被廣泛用于照明。在現有的一種LED供電系統中，采用單級功率因素校正(PFC)電壓轉換電路來驅動LED，為LED供能。但是單級PFC電壓轉換電路輸出的直流信號含有較大的紋波。為了降低紋波，一種現有的解決方式為在輸出端耦接大電容值的電解電容。但是電解電容的壽命較短，大大短于LED的壽命，采用電解大電容會降低整個供電系統的壽命。同時大電容也增大了系統體積。
[0003]現有技術的一種解決方案是采用小電容疊加紋波抑制電路的辦法來降低紋波。然而，普通紋波抑制電路會產生較大的能量損耗，降低供電系統的整體效率。
【發明內容】
[0004]為了解決前面描述的一個問題或者多個問題，本發明提出一種紋波抑制電路、具有紋波抑制電路的電路系統及抑制信號中紋波的方法。
[0005]根據本發明的一個方面，一種紋波抑制電路，包含:濾波電路，具有第一輸入端和輸出端，其中所述濾波電路的第一輸入端耦接一信號源接收紋波信號，所述濾波電路的輸出端輸出濾波信號，其中，所述濾波信號為所述紋波信號的平均值與一個正偏置信號之和；以及跟隨電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述跟隨電路的第一輸入端耦接所述信號源的輸出端接收所述紋波信號，所述跟隨電路的第二輸入端耦接所述濾波電路的輸出端接收所述濾波信號，所述跟隨電路的輸出端提供輸出信號，其中所述輸出信號跟隨所述濾波信號。
[0006]根據本發明的另一個方面，一種含有如上所述的紋波抑制電路的供電系統包含:信號源，所述信號源具有輸出端，所述輸出端輸出一個紋波信號；紋波抑制電路，包含濾波電路和跟隨電路，所述濾波電路具有第一輸入端和輸出端，其中所述濾波電路的第一輸入端耦接所述信號源接收所述紋波信號，所述濾波電路的輸出端輸出濾波信號，其中，所述濾波信號為所述紋波信號的平均值與一個正偏置信號之和，所述跟隨電路具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述跟隨電路的第一輸入端耦接所述信號源的輸出端接收所述紋波信號，所述跟隨電路的第二輸入端耦接所述濾波電路的輸出端接收所述濾波信號，所述跟隨電路的輸出端提供輸出信號，其中所述輸出信號跟隨所述濾波信號；負載電路，所述負載電路耦接所述紋波抑制電路的輸出端接收所述輸出信號。
[0007]根據本發明的又一個方面，一種抑制信號中紋波的方法包括:從一個信號源產生一個紋波信號；將所述紋波信號輸入一個濾波電路，產生一個濾波信號，其中，所述濾波信號為所述紋波信號的平均值與一個正偏置信號之和；以及將所述紋波信號和所述濾波信號輸入一個跟隨電路,形成一個輸出信號提供給負載。
[0008]根據本發明的實施例所提供的紋波抑制電路和抑制方法、以及供電系統具有功耗低、降低輸出電容容值、控制方便靈活以及適應性強等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]為了更好的理解本發明，將根據以下附圖對本發明的實施例進行描述:
[0010]圖1示出了根據本發明一實施例的含紋波抑制電路的系統100示意圖；
[0011]圖2示出了根據本發明一個實施例的含紋波抑制電路的隔離式供電系統20的系統框圖；
[0012]圖3示出了如圖2所示的含紋波抑制電路的隔離式供電系統20的工作波形示意圖；
[0013]圖4示出了根據本發明一個實施例的隔離式供電系統40的具體電路圖；
[0014]圖5示出了根據本發明另一個實施例的隔離式供電系統50的具體電路圖；
[0015]圖6示出了根據本發明又一個實施例的隔離式供電系統60的具體電路圖；
[0016]圖7示出了根據本發明一個實施例的抑制信號紋波的方法700的流程示意圖。
[0017]附圖沒有對實施例的所有電路或結構進行顯示。貫穿所有附圖相同的附圖標記表示相同的或相似的部件或特征。
【具體實施方式】
[0018]下面將詳細描述本發明的具體實施例，應當注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本發明。在下面對本發明的詳細描述中，為了更好地理解本發明，描述了大量的細節。然而，本領域技術人員將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。為了清晰明了地闡述本發明，本文簡化了一些具體結構和功能的詳細描述。此外，在一些實施例中已經詳細描述過的類似的結構和功能，在其它實施例中不再贅述。盡管本發明的各項術語是結合具體的示范實施例來一一描述的，但這些術語不應理解為局限于這里闡述的示范實施方式。
[0019]本發明的說明書中提到的“耦接”可指直接的連接或通過間接物的連接，如通過導體的連接，該導體具有阻值，也可有寄生參數，如具有電感值和電容值，以及如通過半導體器件如二極管的連接。
[0020]圖1示出了根據本發明一實施例的含紋波抑制電路的系統100示意圖。其中系統100包括信號源102、紋波抑制電路101以及負載103。
[0021]信號源20的輸出端提供含紋波的紋波信號VD。信號源102可為任何形式，如適配器、芯片、電路模塊甚至導線或其它導體等。紋波信號VD的紋波可以具有任何波形或大小，只要波形不為理想直線。在某些實施例中，信號源102包括一個電壓轉換電路，電壓轉換電路用于將一輸入電壓轉換成含紋波的直流紋波電壓作為紋波信號VD,在輸出端輸出。其中在一個實施例中，電壓轉換電路用于將一交流輸入電壓VAC轉換成含紋波的直流紋波電壓VD。在另一個實施例中，電壓轉換電路用于將一直流輸入電壓VIN轉換成含紋波的直流紋波電壓VD。
[0022]紋波抑制電路101耦接于信號源102和負載103之間，并在輸出端產生輸出信號VOUT0紋波抑制電路101用于降低信號源102所提供的紋波信號VD中含有的紋波，并提供輸出信號VOUT給負載103。紋波抑制電路10包括濾波電路111以及跟隨電路112。
[0023]其中濾波電路111具有輸入端和輸出端。輸入端耦接信號源102，用于接收紋波信號VD。輸出端提供濾波信號VC。濾波電路111對信號源102提供的紋波信號VD進行濾波以得到濾波信號VC。濾波信號VC為紋波信號VD的平均值與一個正偏置信號之和。濾波信號VC的紋波遠小于紋波信號VD，因此在此處及下文中，均假設濾波信號VC為一恒定值。
[0024]跟隨電路112使得輸出信號VOUT至少部分跟隨濾波信號VC變化，在此處和下文中，輸出信號VOUT至少部分跟隨濾波信號VC變化的含義為輸出信號VOUT的至少部分波形或波形包絡與濾波電壓VC相同或相似。跟隨電路112具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接信號源102用于接收紋波信號VD，第二輸入端耦接濾波電路111的輸出端。跟隨電路112的輸出端耦接負載103并提供輸出信號VOUT到負載103。其中輸出信號VOUT基于濾波信號VC產生，使得輸出信號VOUT至少部分跟隨濾波信號VC變化，因此比較平滑，降低了紋波。
[0025]由于輸出信號VOUT的幅值至少部分跟隨濾波信號VC變化，而濾波信號VC由于疊加的正偏置信號作用，大于紋波信號VD的平均值，這樣跟隨電路112兩端的信號差被有效降低，紋波抑制電路101的所消耗的能量消耗也隨之降低。
[0026]在一個實施例中，紋波信號VD,濾波信號VC,偏置信號和輸出信號VOUT均為電壓信號。
[0027]在一些實施例中，負載103為LED負載。其中，在一個實施例中，LED負載為串聯的多個發光二極管(LED)組成的LED燈串。在另一個實施例中，負載103為多個并聯的LED串。在又一個實施例中，負載103為單個LED。在其它的實施例中，LED負載103為不同于上述連接方式的多個LED或其它類型的單個或多個任意連接方式的負載。
[0028]在一個實施例中，供電系統具有一個調光開關，通過間歇性開通和關斷，調節LED負載103的電流大小。在一個實施例中，調光開關為一個可控娃開關(TRIAC),偏置電壓的大小與可控硅開關的導通角有關。
[0029]圖2示出了根據本發明一個實施例的含紋波抑制電路的隔離式供電系統20的系統框圖，如圖2所示，隔離式供電系統20包含變壓器201，后級調整電路202，包含濾波電路203和跟隨電路204的紋波抑制電路，以及負載205。在圖示實施例中，紋波信號VD，濾波信號VC，偏置信號和輸出信號VOUT均為電壓信號。因此此處和下文均以紋波電壓VD，濾波電壓VC，偏置電壓和輸出電壓來對應指代。
[0030]在一個實施例中，變壓器201包含一個原邊繞組Pl和至少一個副邊繞組SI。原邊繞組Pl和副邊繞組SI將隔離式供電系統20隔離成原邊部分和副邊部分。原邊繞組Pl的同名端接收一個原邊電壓VP，另一端耦接到原邊地PGND。副邊繞組SI的一端輸出一個副邊電壓VS。在某些實施例中，原邊電壓VP為一個交流電壓經整流濾波后得到的直流電壓。在圖示實施例中，副邊繞組SI的同名端輸出副邊電壓VS。然而，在另一實施例中，副邊繞組的異名端輸出副邊電壓VS。后級調整電路202耦接到副邊繞組SI的兩端以及副邊地SGND，輸出含有紋波的紋波電壓VD。濾波電路203的第一輸入端接收紋波電壓VD。在圖示實施例中，濾波電路203還進一步具有第二輸入端和第三輸入端，其中第二輸入端接收副邊電壓VS，第三輸入端耦接到副邊地SGND。濾波電路203根據副邊電壓VS和紋波電壓VD，在輸出端輸出濾波電壓VC。在圖不實施例中,跟隨電路204包含一個金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)Ml。其中MOSFET管Ml的柵極作為跟隨電路的第一輸入端接收濾波電壓VC，漏極作為第二輸入端接收紋波電壓VD，源極作為跟隨電路204的輸出端提供輸出信號VOUT0在其他實施例中，跟隨電路204可能包含其它合適的器件或電路，例如金屬半導體場效應管(MESFET)。負載205耦接于跟隨電路204的輸出端和副邊地SGND之間。
[0031]在一些實施例中，偏置電壓與副邊電壓VS有關。在一個實施例中，隔離式供電系統20為一個隔離式開關電源轉換器，副邊電壓VS取決于隔離式供電系統20的輸入電壓，開關頻率以及變壓器201的匝數比。
[0032]在一些實施例中，隔離式供電系統20進一步包含一個可選的調光開關206。在圖示實施例中，調光開關電路206包含一個可控硅開關(TRIAC)，位于供電系統20的原邊部分。在一個實施例中，TRIAC的一端可通過一個整流橋(未示出)，耦接到原邊繞組P1。副邊電壓VS進一步取決于可控硅開關的導通角。本領域內普通技術人員能夠理解，在其它實施例中，調光開關206可能包含其它合適的器件或電路，例如同樣位于原邊部分的受脈沖調制信號(PWM)控制的MOSFET開關。
[0033]在一個實施例中，當調光開關206的導通角增大時，偏置電壓增大，當調光開關206的導通角減小時，偏置電壓減小。
[0034]圖3示出了如圖2所示的含紋波抑制電路的隔離式供電系統20的工作波形示意圖。下面將結合圖3，對隔離式供電系統20的紋波抑制電路工作原理進行說明。本領域普通技術人員應當理解，下述內容是說明性的而非限制性的，本發明的范圍應以權利要求書為準。
[0035]如圖3所示，當隔離式供電系統20工作時，紋波電壓VD為副邊電壓VS經過后級調整電路202處理后得到，其波形具有饅頭波包絡。在圖示實施例中，紋波電壓VD的紋波類型主要為低頻紋波，頻率為100Hz，即最為常見的市電供電所產生的低頻紋波頻率。本領域內普通技術人員應當理解，紋波電壓VD的波形并不限于圖3所示，在其他實施例中，紋波電壓VD可具有其它任何非理想直線型波形。繼續見圖3，濾波電壓VC的波形為一近似平直的直線。在偏置電壓的作用下，濾波電壓VC大于紋波電壓VD的平均值。對于MOSFET管Ml來說，當源漏電壓Vds = VD-VOUT大于等于柵源電壓Vgs = VC-VOUT與MOSFET管本身的閾值電壓VTH時之差時，即VD彡VC-VTH, MOSFET管Ml工作于飽和區，對應圖3中Pl時間段。而當源漏電壓VD-VOUT小于VC-V0UT-VTH時，即VD〈VC-VTH，MOSFET管Ml工作于線性區，對應圖3中的P2時間段。
[0036]當MOSFET 管 Ml 工作于飽和區時，其功耗為 Vds*IL0AD = (VD-VOUT) * I LOAD =(VD-VC+Vgs) *IL0AD。此時如ILOAD遠小于MOSFET管的最大工作電流，則Vgs ^ VTH,功耗可近似等于(VD-VC+VTH)*IL0AD。如圖3所述，相比于未加偏置信號，由于偏置信號對濾波電壓VC的抬升作用，MOSFET管Ml在飽和區的功耗得以降低。當MOSFET管Ml工作于線性區時，其功耗為Rdson* I LOAD2，其中Rdson為MOSFET管的導通電阻。由于MOSFET線性區的Rdson非常小，該部分功耗可以忽略不計。因此，偏置電壓的加入，能夠減小MOSFET管Ml在飽和區的功耗。
[0037]繼續如圖3所示，當晶體管Ml處于飽和區時，輸出電壓VOUT跟隨VC，波形基本為一直線。當晶體管Ml進入線性區時，VD小于VC-VTH，因此輸出電壓VOUT無法繼續跟隨VC，改為跟隨V0UT，此時輸出電壓VOUT會含有紋波電壓VD本身的紋波。在本發明的一個實施例中，當通過負載205的負載電流ILOAD增大時，偏置電壓增大，當負載電流ILOAD減小時，偏置電壓減小。如圖3所示，輕載時，由于ILOAD較小，MOSFET管Ml的飽和區功耗相對也較小，此時，較低的偏置電壓有利于實現較好的紋波抑制效果。而重載時，降低MOSFET管Ml的功耗成為了首要的考慮，偏置電壓升高有利于提供供電系統的效率。
[0038]本領域內普通技術人員能夠理解，在其它實施例中，偏置電壓的變化設定可以根據具體應用決定，在強調供電系統效率的場合調高偏置電壓，而在強調紋波抑制效果的場合調低偏置電壓，此處不再贅述。
[0039]圖4示出了根據本發明一個實施例的隔離式供電系統40的具體電路圖。如圖4所示，隔離式供電系統40包含變壓器201，后級調整電路202，包含濾波電路203和跟隨電路204的紋波抑制電路，以及負載205。其中，變壓器201包含一個原邊繞組Pl和一個副邊繞組SI，其中原邊繞組Pl的一端接收一個原邊電壓VP，另一端定義為同名端，通過一個主功率開關PMl耦接到原邊地PGND。在一個實施例中，原邊電壓VP為一個交流電壓經整流濾波后得到的直流電壓。副邊繞組SI的異名端輸出一個副邊電壓VS。后級調整電路202包含整流管401和濾波電容402，其中在圖示實施例中，整流管401為一個整流二極管，正極耦接到副邊地SGND，負極耦接到副邊繞組SI的異名端。濾波電容402的一端耦接到副邊繞組SI的同名端提供紋波電壓VD，另一端耦接到副邊地SGND。濾波電路203包含第一二極管403，第一電阻404，第二電阻405，第三電阻406和第一電容407。第一二極管403的正極耦接到副邊繞組SI的異名端。第一電阻404的第一端耦接到第一二極管403的負極。第二電阻405的第一端耦接到第一電阻404的第二端，此處，第一電阻404與第二電阻405的交點被定義為端點A，第二電阻405的第二端耦接到副邊繞組SI的同名端，第二電阻405的第二段被定義為端點B。第三電阻406的第一端耦接到第二電阻405的第一端。第一電容407耦接于第三電阻406的第二端和副邊地SGND之間。其中，第一電容407和第三電阻406的交點被定義為端點C作為輸出端輸出濾波電壓VC。跟隨電路204包含MOSFET管Ml，其柵極作為跟隨電路204的第一輸入端接收濾波電壓VC，漏極作為第二輸入端接收紋波電壓VD，源極作為跟隨電路204的輸出端提供輸出信號V0UT。負載205耦接于跟隨電路204的輸出端和副邊地SGND之間。
[0040]如圖4所示，在穩態下，當主功率開關PMl開通時，電流自原邊繞組Pl的異名端流向同名端，同時產生一個由同名端指向異名端的電動勢。相應地，副邊繞組Si上也產生了自同名端指向異名端的電動勢。此時副邊電壓VS為紋波電壓VD與該電動勢之和。整流管401關斷，第一二極管403導通，使得副邊電壓通過第二電阻405和第三電阻406，對第一電容407進行充電。由于第一電阻404和第二電阻405的分壓作用，當忽略第一二極管403的導通壓降時，端點A處的電位為VD+VS*R2/(R1+R2)，其中Rl為第一電阻的阻值，R2為第二電阻的阻值。當主功率開關PMl關斷時，原邊繞組Pl上產生一個自異名端指向同名端的電動勢，使得副邊繞組SI也產生一個自異名端指向同名端的電動勢。此時副邊電壓VS為紋波電壓VD于該電動勢之差。整流管401開通，第一二極管403關斷。當濾波電壓VC大于紋波電壓時，第一電容407通過第三電阻406和第二電阻405對負載放電。當濾波電壓VC小于紋波電壓VD時，紋波電壓VD通過第二電阻405和第三電阻406向第一電容407充電。由于VC和VD之間在通常情況下差值很小，因此第二電阻405上所產生的壓降非常微弱，端點A處的電位約等于VD。
[0041]綜上，在穩態下，由于上述主功率開關作用，第一電容407兩端的電壓，即濾波電壓VC在充電和放電過程中上下波動。當第三電阻406和第一電容407所組成的RC網絡的時間常數遠大于紋波電壓VD的低頻紋波周期時(自然更加遠大于由于PMl開通和關斷而產生的高頻紋波的周期)，濾波電壓VC的波動幅度很小，可近似視為恒定。即認為僅有紋波電壓VD和副邊電壓VS隨時間變化。
[0042]在平衡狀態下的每低頻紋波周期內，濾波電壓VC總的變化量應當為0，即有:
[0043]( T0N[VD(t) + Vs(t)) - Vc]dt — Tw.,LVc - VD(t)] dt = O (I)
J0VK1 + 1V
[0044]上式可解得:
[0045]? fVoCOdt J0 DVsW(Rl +'R2)dt
Vc =-J-+-J- (2)
[0046]其中D為主功率開關PMl的占空比，T為紋波電壓VD的周期。在圖示實施例中，T= 10MHz0因此，濾波電壓VC為紋波電壓VD在一個周期內的平均值與一個偏置電壓之和，偏置電壓大小與主功率開關PMl的占空比，副邊電壓Vs，第一電阻404和第二電阻405的的阻值有關。
[0047]在某些實施例中，隔離式供電系統40選擇接收交流電壓VAC作為輸入電壓。例如在圖示實施例中，交流電壓VAC為220V/50HZ的市電。副邊電壓VS同交流電壓VAC，以及變壓器201中原邊繞組Pl和副邊繞組SI的匝數比有關。在其它實施例中，輸入電壓可以為直流電壓。在另一些實施例中，隔離式供電系統40進一步包含一個調光電路206。例如在圖示實施例中，隔離式供電系統40包含一個可選的可控硅開關TRl (TRIAC)作為調光電路206，副邊電壓VS進一步取決于可控硅開關的導通角。本領域內普通技術人員能夠理解，在其它實施例中，調光開關206可能包含其它合適的器件或電路，例如一個受脈沖調制信號(PWM)控制的MOSFET開關。
[0048]圖5示出了根據本發明另一個實施例的隔離式供電系統50的具體電路圖。相比于隔離式供電系統40，隔離式供電系統50的變壓器201進一步包含一個第二副邊繞組S2，其中第二副邊繞組S2的同名端耦接到整流二極管401的正極，異名端連接副邊地SGND。
[0049]相比于隔離式供電系統40,在同樣的輸入電壓和輸出電壓下，由于第二副邊繞組S2的存在，隔離式供電供電系統50允許原邊繞組Pl和副邊繞組SI之間具有更小的匝數t匕，相應的副邊電壓VS可以具有更小的值，使得濾波電壓VC的低頻紋波和高頻紋波都能得到進一步減小。
[0050]圖6示出了根據本發明又一個實施例的隔離式供電系統60的具體電路圖。對比隔離式供電系統40，在隔離式供電系統60中，后級調整電路202的整流管的位置產生了變化，整流管601的正極耦接副邊繞組SI的同名端，負極耦接到濾波電容402的一端提供紋波電壓VD。副邊繞組SI的異名端耦接到副邊地SGND。副邊繞組SI的同名端產生副邊電壓VS0濾波電路203進一步包含第二電容608和第二二極管609。第二電容608的一端耦接到副邊繞組SI的同名端，第二二極管609正極連接副邊地SGND，負極耦接到第二電容608的另一端。第一二極管403的正極耦接到第二電容608和第二二極管609的交點。
[0051]如圖6所示，在穩態下，當主功率開關PMl開通時，電流自原邊繞組Pl的異名端流向同名端，同時產生一個由同名端指向異名端的電動勢。相應地，副邊繞組Si上也產生了自同名端指向異名端的電動勢。此時副邊電壓VS等于副邊地SGND與該電動勢之差，為一個負電壓。此時整流管401關斷，第一二極管403關斷，第二二極管609導通，使得第二電容608被充電，并將第二電容608上的電壓定義為VSO。同時當VD大于VC時，濾波電容402通過第二電阻405和第三電阻406對第二電容407充電。當VD小于VC時，第二電容407通過第二電阻405和第三電阻406對負載放電。當忽略第二電阻405的分壓作用時，端點A的電位為VD。當主功率開關PMl關斷時，原邊繞組PI上產生一個自異名端指向同名端的電動勢，使得副邊繞組SI也產生一個自異名端指向同名端的電動勢。忽略整流管401上的壓降，此時副邊電壓VS約等于紋波電壓VD。整流管401開通，第二二極管609關斷。由于第二電容608上的電壓不能突變，因此此時第二電容608與第二二極管609的交點上的電位為VD+VS0。第一二極管403導通，電流通過第一電阻404和第三電阻406對第一電容407充電。又由于第一電阻404和第二電阻405的分壓作用，A端上的電位為VD+(VD+VS0)*R2/(R1+R2)。
[0052]同樣的，在穩態下，由于上述作用過程，第一電容407兩端的電壓，即濾波電壓VC在充電和放電過程中上下波動。當第三電阻406和第一電容407所組成的RC網絡的時間常數遠大于紋波電壓VD的低頻紋波周期時(自然更加遠大于由于PMl開通和關斷而產生的高頻紋波的周期)，濾波電壓VC的波動幅度很小，可近似視為恒定。即認為僅有紋波電壓VD和電壓VSO隨時間變化。
[0053]在平衡狀態下的每低頻紋波周期內，濾波電壓VC總的變化量應當為0，即有:
rTR/ R 、
[0054]I Toff[VD(t)(I ++ Vs0(t)- Vc]dt - Ton [Vc - Vd⑴]dt = O ⑶
[0055]上式可解得:
[0056]V —/>!>(_ , , R2./J(l-D)rvD(t)+Vso(t)|dt
CT^Ri + Rp/T、!
[0057]其中D為主功率開關PMl的占空比，T為紋波電壓VD的周期。在圖示實施例中，T= 10MHz0因此，濾波電壓VC為紋波電壓VD在一個周期內的平均值與一個偏置電壓之和，偏置電壓大小與主功率開關PMl的占空比，電壓VS0，紋波電壓VD以及第一電阻404和第二電阻405的阻值有關。
[0058]在某些實施例中，隔離式供電系統60接收交流電壓VAC作為輸入電壓。例如在圖示實施例中，交流電壓VAC為220V/50HZ的市電。電壓VSO同交流電壓VAC，以及變壓器201中原邊繞組Pl和副邊繞組SI的匝數比有關。在另一些實施例中，隔離式供電系統60進一步包含一個調光電路206。例如在圖示實施例中，隔離式供電系統60包含一個可控硅開關TRl (TRIAC)作為調光電路206，電壓VSO進一步取決于可控硅開關的導通角。本領域內普通技術人員能夠理解，在其它實施例中，調光開關206可能包含其它合適的器件或電路，例如一個受脈沖調制信號(PWM)控制的MOSFET開關。
[0059]圖7示出了根據本發明一個實施例的抑制信號紋波的方法700的流程示意圖。如圖7所示，抑制紋波的方法700包含步驟701:從一個信號源接收一個紋波信號VD ;步驟702:將紋波信號VD輸入一個濾波電路，形成一個濾波信號VC ；以及步驟703:將紋波信號VD和濾波信號VC輸入一個跟隨電路，形成一個輸出信號VOUT提供給負載。其中，濾波信號VC為紋波信號VD的平均值與一個正偏置信號之和。輸出信號VOUT至少部分跟隨濾波信號VC。
[0060]在一個實施例中，紋波信號VD,濾波信號VC,偏置信號和輸出信號VOUT均為電壓信號，即紋波信號VD為一個紋波電壓，濾波信號VC為一個濾波電壓，輸出信號VOUT為一個輸出電壓。
[0061]在一個實施例中，信號源為一個隔離式電壓轉換電路，其中步驟702進一步包括:
[0062]在隔離式電壓轉換電路的一個副邊繞組的一端產生一個副邊電壓VS ；
[0063]將副邊電壓VS，紋波電壓VD輸入濾波電路，并進一步將濾波電路耦接到副邊地SGND，輸出一個濾波電壓VC。
[0064]在一個實施例中，紋波電壓VD的紋波具有周期性
[0065]在一個實施例中，隔離式電壓轉換電路具有一個主功率開關，副邊繞組的異名端產生副邊電壓VS。在主功率開關開通時，副邊電壓VS使濾波電壓VC上升，在主功率開關關斷時，當濾波電壓VC大于紋波電壓VD，紋波電壓VD使濾波電壓VC下降，當濾波電壓VC小于紋波電壓VD時，紋波電壓VD使濾波電壓上升。
[0066]在一個實施例中，隔離式電壓轉換電路具有一個第二副邊繞組，在主功率開關關斷時，副邊繞組和第二副邊繞組共同使紋波電壓VD抬升。
[0067]在另一個實施例中，隔離式電壓轉換電路具有一個主功率開關，副邊繞組的同名端產生副邊電壓VS。在主功率開關開通時，副邊電壓VS對一電容充電，當濾波電壓VC大于紋波電壓VD，紋波電壓VD使濾波電壓VC下降，當濾波電壓VC小于紋波電壓VD時，紋波電壓VD使濾波電壓VC上升。在主功率開關關斷時，電容兩端的電壓與紋波電壓VD之和使濾波電壓VC上升。
[0068]上述的一些特定實施例僅僅以示例性的方式對本發明進行說明，這些實施例不是完全詳盡的，并不用于限定本發明的范圍。對于公開的實施例進行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實施例和對實施例中元件的等同變化可以被本【技術領域】的普通技術人員所了解。本發明所公開的實施例的其他變化和修改并不超出本發明的精神和保護范圍。
【權利要求】
1.一種紋波抑制電路，包含: 濾波電路，具有第一輸入端和輸出端，其中所述濾波電路的第一輸入端稱接一信號源接收紋波信號，所述濾波電路的輸出端輸出濾波信號，所述濾波信號為所述紋波信號的平均值與一個正偏置信號之和；以及 跟隨電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述跟隨電路的第一輸入端耦接所述信號源的輸出端接收所述紋波信號，所述跟隨電路的第二輸入端耦接所述濾波電路的輸出端接收所述濾波信號，所述跟隨電路的輸出端提供輸出信號，所述輸出信號至少部分跟隨所述濾波信號變化。
2.如權利要求1所述的紋波抑制電路，其中所述紋波信號，所述濾波信號，所述偏置信號和所述輸出信號均為電壓信號。
3.如權利要求2所述的紋波抑制電路，其中所述跟隨電路包含一個金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET管)，所述MOSFET管的柵極接收所述濾波信號，漏極接收所述紋波信號，源極輸出所述輸出信號。
4.如權利要求2所述的紋波抑制電路，其中所述紋波抑制電路接入一具有原邊繞組和副邊繞組的隔離式供電系統，所述副邊繞組的同名端或異名端上產生一副邊電壓，所述濾波電路進一步包含第三輸入端和第四輸入端，其中所述第三輸入端接收所述副邊電壓，所述第四輸入端連接到所述隔離式供電系統的副邊地，所述偏置信號與所述副邊電壓相關。
5.如權利要求4所述的紋波抑制電路，其中所述副邊繞組的異名端耦接到一整流管，所述濾波電路包含: 第一二極管，所述第一二極管的正極耦接到所述副邊繞組的異名端； 第一電阻，所述第一電阻的第一端耦接到所述第一二極管的負極； 第二電阻，所述第二電阻的第一端耦接到所述第一電阻的第二端，所述第二電阻的第二端耦接到所述副邊繞組的同名端； 第三電阻，所述第三電阻的第一端耦接到所述第二電阻的第一端；以及 第一電容，耦接于所述第三電阻的第二端和所述副邊地之間； 其中所述第一電容和所述第三電阻的交點作為所述濾波電路的輸出端輸出所述濾波信號。
6.如權利要求4所述的紋波抑制電路，其中所述副邊繞組的同名端耦接到一整流管，所述濾波電路包含: 第一二極管，所述第一二極管的正極耦接到所述副邊繞組的異名端； 第二二極管，所述第二二極管的正極耦接到所述第一二極管的負極； 第一電阻，所述第一電阻的第一端耦接到所述第二二極管的負極； 第二電阻，所述第二電阻的第一端耦接到所述第一電阻的第二端，所述第二電阻的第二端接收所述紋波信號； 第三電阻，所述第三電阻的第一端耦接到所述第二電阻的第一端；以及 第一電容，耦接于所述第三電阻的第二端和所述副邊地之間； 第二電容，耦接于所述第一二極管的負極和所述副邊繞組的同名端； 其中所述第一電容和所述第三電阻的交點作為所述濾波電路的輸出端輸出所述濾波信號。
7.一種含紋波抑制電路的電路系統，包含: 信號源，所述信號源具有輸出端，所述輸出端輸出一個紋波信號； 紋波抑制電路，包含濾波電路和跟隨電路，所述濾波電路具有第一輸入端和輸出端，其中所述濾波電路的第一輸入端耦接所述信號源接收所述紋波信號，所述濾波電路的輸出端輸出濾波信號，其中，所述濾波信號為所述紋波信號的平均值與一個正偏置信號之和，所述跟隨電路具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述跟隨電路的第一輸入端耦接所述信號源的輸出端接收所述紋波信號，所述跟隨電路的第二輸入端耦接所述濾波電路的輸出端接收所述濾波信號，所述跟隨電路的輸出端提供輸出信號，其中所述輸出信號至少部分跟隨所述濾波信號變換； 負載電路，所述負載電路耦接所述紋波抑制電路的輸出端接收所述輸出信號。
8.如權利要求7所述的電路系統，其中，所述負載電路為LED燈串，所述信號源還包含一個輸入端和一個調光電路，所述信號源的輸入端接收一個周期性交流輸入信號，所述調光電路包含一個可控硅開關(TRIAC)，通過開通和關斷控制流過所述LED燈串的電流大小。
9.如權利要求8所述的電路系統，其中，當流過所述LED燈串的電流增大時，所述偏置信號增大，當流過所述LED燈串的電流減小時，所述偏置信號減小。
10.如權利要求7所述的電路系統，其中，所述紋波信號，所述偏置信號，所述濾波信號和所述輸出信號均為電壓信號； 所述信號源進一步包含變壓器和后級調整電路，所述變壓器包含一個原邊繞組和一個第一副邊繞組，每個繞組包含一個同名端和一個異名端，所述原邊繞組的同名端接收一個原邊電壓，所述副邊繞組的同名端或異名端輸出一副邊電壓，所述后級調整電路分別耦接到所述第一副邊繞組兩端以及副邊地，并輸出所述紋波信號； 所述濾波電路還具有第二輸入端和第三輸入端，所述第二輸入端接收所述副邊電壓，所述第三輸入端連接到所述副邊地，所述濾波電路根據所述副邊電壓和所述紋波信號，在輸出端輸出所述濾波信號，其中所述偏置信號與所述副邊電壓有關。
11.如權利要求10所述的電路系統，其中: 所述后級調整電路包含: 整流管，所述整流管正極耦接到所述副邊地，負極耦接到所述第一副邊繞組的異名端提供所述副邊電壓； 濾波電容，所述濾波電容的一端耦接到所述第一副邊繞組的同名端提供所述紋波信號，另一端耦接到所述副邊地；以及所述濾波電路包含: 第一二極管，所述第一二極管的正極耦接到所述第一副邊繞組的異名端接收所述副邊電壓； 第一電阻，所述第一電阻的第一端耦接到所述第一二極管的負極； 第二電阻，所述第二電阻的第一端耦接到所述第一電阻的第二端，所述第二電阻的第二端耦接到所述第一副邊繞組的同名端； 第三電阻，所述第三電阻的第一端耦接到所述第二電阻的第一端；以及 第一電容，耦接于所述第三電阻的第二端和所述副邊地之間； 其中所述第一電容和所述第三電阻的交點作為所述濾波電路的輸出端輸出所述濾波信號。
12.如權利要求11所述的電路系統，其中所述變壓器進一步包含一個第二副邊繞組，所述第二副邊繞組的同名端耦接到所述整流管的正端，所述第二副邊繞組的異名端耦接到所述副邊地。
13.如權利要求10所述的電路系統，其中: 所述后級調整電路包含: 整流管，所述整流管正極耦接到所述第一副邊繞組的同名端產生所述副邊電壓； 濾波電容，所述濾波電容的一端耦接到所述整流管的負極提供所述紋波信號，另一端耦接到所述副邊地；以及所述濾波電路包含: 第一二極管，所述第一二極管的正極耦接到所述第一副邊繞組的異名端； 第二二極管，所述第二二極管的正極耦接到所述第一二極管的負極； 第一電阻，所述第一電阻的第一端耦接到所述第二二極管的負極； 第二電阻，所述第二電阻的第一端耦接到所述第一電阻的第二端，所述第二電阻的第二端接收所述紋波信號； 第三電阻，所述第三電阻的第一端耦接到所述第二電阻的第一端；以及 第一電容，耦接于所述第三電阻的第二端和所述副邊地之間； 第二電容，耦接于所述第一二極管的負極和所述第一副邊繞組的同名端； 其中所述第一電容和所述第三電阻的交點作為所述濾波電路的輸出端輸出所述濾波信號。
14.如權利要求7所述的電路系統，其中所述跟隨電路包含一個金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET管)，所述MOSFET管的柵極接收所述濾波信號，漏極接收所述紋波信號，源極輸出所述輸出信號。
15.一種抑制信號紋波的方法，包含: 從一個信號源產生一個紋波信號； 將所述紋波信號輸入一個濾波電路，產生一個濾波信號，其中，所述濾波信號為所述紋波信號的平均值與一個正偏置信號之和；以及 將所述紋波信號和所述濾波信號輸入一個跟隨電路，形成一個輸出信號提供給負載，所述輸出信號至少部分跟隨所述濾波信號變化。
16.如權利要求15所述的抑制信號紋波的方法，其中所述紋波信號，所述濾波信號，所述偏置信號和所述輸出信號均為電壓信號。
17.如權利要求16所述的抑制信號紋波的方法，其中所述信號源為一個隔離式電壓轉換電路，具有一個主功率開關和一個第一副邊繞組，產生所述濾波信號包括: 在所述第一副邊繞組的一端產生一個副邊電壓； 將所述副邊電壓，所述紋波信號輸入所述濾波電路，并進一步將所述濾波電路耦接到副邊地，輸出所述濾波信號。
18.如權利要求17所述的抑制信號紋波的方法，其中所述第一副邊繞組的異名端產生所述副邊電壓，在所述主功率開關開通時，所述副邊電壓使所述濾波信號上升，在所述主功率開關關斷時，當所述濾波信號大于所述紋波信號時，所述紋波信號使所述濾波信號下降，當所述濾波信號小于所述紋波信號時，所述紋波信號使所述濾波信號上升。
19.如權利要求17所述的抑制信號紋波的方法，其中隔離式電壓轉換電路還具有一個第二副邊繞組，在所述主功率開關關斷時，所述第一副邊繞組和所述第二副邊繞組共同使所述紋波信號抬升。
20.如權利要求17所述的抑制信號紋波的方法，其中所述第一副邊繞組的同名端產生所述副邊電壓，在所述主功率開關開通時，所述副邊電壓對一電容充電，當所述濾波信號大于所述紋波信號時，所述紋波信號使所述濾波信號下降，當所述濾波信號小于所述紋波信號時，所述紋波信號使所述濾波信號上升，在所述主功率開關關斷時，所述電容兩端的電壓與所述紋波信號之和使所述濾波信號上升。
【文檔編號】H05B37/02GK104242620SQ201410440671
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】鄺乃興, 范子林, 任遠程 申請人:成都芯源系統有限公司