一種紋波電流抑制電路和led電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種紋波電流抑制電路和LED電路，其中，紋波電流抑制電路包括：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；LED電路包括前級LED驅動電路和LED燈，還包括上述紋波電流抑制電路，該紋波電流抑制電路與LED燈串聯后，再與電容并聯接到前級LED驅動電路的輸出端。本實用新型公開的紋波電路抑制電路可以使得流過與之串聯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】-種紋波電流抑制電路和LED電路
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及LED【技術領域】，尤其涉及一種紋波電流抑制電路和LED電路。
【背景技術】
[0002] 在現有的LED電路中，LED (Light-Emitting Diode，發光二極管）驅動電路為了滿 足功率因數和成本的要求，通常采用單級PFC (Power Factor Correction,功率因數校正） 電路實現。但是這種單級PFC電路輸出的電流紋波非常大，使得LED的發光帶有兩倍市電 閃爍頻率，造成人眼不適，也會對監控設備帶來麻煩。
[0003] 為了解決現有LED電路出現的這一問題，往往需要在LED驅動電路兩端并聯很大 的電容去平滑電流，使得成本和面積都提升。 實用新型內容
[0004] 一方面，本實用新型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] 另一方面，本實用新型實施例提供了一種LED電路，該電路包括前級LED驅動電路 和LED燈，還包括上述紋波電流抑制電路，上述紋波電流抑制電路與LED燈串聯后，再與電 容并聯接到前級LED驅動電路的輸出端。
[0010] 本實用新型實施例提供的紋波電流抑制電路可以使得流過與之串聯負載的電流 基本恒定，從而減小負載上的電流紋波。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，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實用新型的一些實施 例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲 得其它的附圖。
[0012] 圖1為本實用新型實施例提供的紋波電流抑制電路應用場景示意圖；
[0013] 圖2A為本實用新型實施例提供的一種紋波電流抑制電路結構框圖；
[0014] 圖2B為本實用新型實施例提供的另一種紋波電流抑制電路結構框圖；
[0015] 圖3A為本實用新型實施例提供的一種紋波電流抑制電路圖；
[0016] 圖3B為本實用新型實施例提供的另一種紋波電流抑制電路圖；
[0017] 圖4為圖2所示參考信號產生電路的一種實現框圖；
[0018] 圖5為圖2所示參考信號產生電路的另一種實現框圖；
[0019] 圖6為圖2所示參考信號產生電路的又一種實現框圖；
[0020] 圖7為圖5和圖6所示最值選擇器的具體實現框圖；
[0021] 圖8為輸出電壓波形示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型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實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0023] 現有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。
[0024] 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，本實用新型實施 例提供了一種紋波電流抑制電路。
[0025] 圖1為本實用新型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串聯后再與電容140并聯接在前級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的穩態電流為自適應形 式設置，即在LED電路穩定工作后，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。
[0026] 圖2A為本實用新型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。
[0027] 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。
[0028] 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，就可以實現在周期內輸出電流基本恒定。
[0029] 第一比較器23用于根據電流檢測器件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。
[0030] 優選地，本實用新型實施例中的阻抗可變器件21可以選用NM0S晶體管，NM0S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NM0S晶體管外，還可以有其他實現方式，例如選用 PM0S晶體管。
[0031] 電流檢測器件22可以用一個電阻實現，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直接串聯連接，也可以直接與阻抗可變器件21并聯連接（如圖 2B所示），采用鏡像阻抗可變器件21電流的方式實現。
[0032] 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。優選地，參考信號產生電路24根據阻抗可變器件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為本實用新型實施例提供的 參考信號產生電路24的三種實現框圖。
[0033] 第一種實現框圖如圖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。
[0034] 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0?vdd之間的一個數值。
[0035] 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0?vdd之間的一個數值，用于控制穩態情況下第 二比較器41輸出0和vdd的比例。
[0036] 優選地，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。
[0037] 優選地，第一比較電壓43和第二比較電壓44根據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。
[0038] 第一比較電壓43和第二比較電壓44還可以根據時間的變化進行動態變化。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 穩定，電路功耗也是從小逐漸變大。
[0039] 第二種實現框圖如圖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。
[0040] 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。
[0041] 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。
[0042] 第三種實現框圖如圖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。
[0043] 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，第一端電壓一般在〇?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根據阻抗可變器件的特性選擇0?vdd之間的一個電壓值。
[0044] 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。
[0045] 圖3A為本實用新型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NM0S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。
[0046] NM0S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，NM0S晶 體管21通過源極和漏極連接在外部電流回路上。
[0047] 電流檢測器件22 -端與NM0S晶體管21源極連接，用于檢測NM0S晶體管21的電 流值；
[0048] 參考信號產生電路24,用于生成參考信號；
[0049] 第一比較器23,包括用于分別接收參考信號和NM0S晶體管21電流值的第一和第 二輸入端；其比較結果作為NM0S晶體管21的控制信號。
[0050] 圖3B為本實用新型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 M0S晶體管21a、第二M0S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 NM0S晶體管21a為阻抗可變器件，電阻22和NM0S晶 體管21b構成電流檢測器件。
[0051] 第一 NM0S晶體管21a柵極和第二NM0S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 NM0S晶體管21a和第二NM0S管21b根據控制信號調整其阻抗 值。第一 NM0S晶體管21a漏極和第二NM0S晶體管21b漏極串聯連接。電阻22 -端和第 一 NM0S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。
[0052] 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。
[0053] 第一比較器23將參考信號以及電阻22和第一 NM0S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 NM0S晶體管21a和第二NM0S管21b的控制信號。
[0054] 圖7為本實用新型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PM0S管VI和PM0S管V2,其輸出信號Vo為VI與V2中最低的值再加上預 先設置的閾值電壓Vth。
[0055] 圖8示出了本實用新型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。
[0056] 本實用新型實施例提供的紋波電流抑制電路可以與LED串聯后再與電容并聯接 在前級LED驅動的輸出端。在一個市電周期內，本實用新型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。 由于本實用新型實施例提供的紋波電流抑制電路與LED串聯連接增加了該支路的內阻，因 此可以減小所需要的電容。
[0057] 盡管已經示出并描述了本實用新型的特殊實施例，然而在不背離本實用新型的示 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實用新型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連 接。
7. 根據權利要求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 第二比較電壓根據電路溫度的變化而進行調整。
8. 根據權利要求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 第二比較電壓根據時間的變化而進行動態調整。
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燈串聯后，再與電容并聯接到 所述前級LED驅動電路的輸出端。
【文檔編號】H05B37/02GK203840596SQ201420143422
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月27日 優先權日:2014年3月27日
【發明者】高峻, 劉柳勝, 程寶洪 申請人:美芯晟科技（北京）有限公司