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，被廣泛應用于景觀、路燈和電子產(chǎn)品背光燈照明應用中。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基準電壓產(chǎn)生電路的輸入端；自適應基準電壓產(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LED電流紋波消除電路的接地端。自適應基準電壓產(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管的柵極和漏極連接，有源器件絕緣柵場效應管的源極外接LED驅(qū)動電路，有源器件絕緣柵場效應管的漏極外接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管之間可設有放大電路，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管，雙向二極管和有源器件絕緣柵場效應管分別與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管的柵源電壓，有源器件絕緣柵場效應管保持打開狀態(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管的漏源電壓增加，則有源器件絕緣柵場效應管柵源電壓隨著增加，使得流過有源器件絕緣柵場效應管的電流也增加，將有源器件絕緣柵場效應管的漏源電壓拉低，形成負反饋環(huán)路，從而維持有源器件絕緣柵場效應管的柵源電壓、流過有源器件絕緣柵場效應管的電流恒定，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管M1的柵極和漏極連接，有源器件絕緣柵場效應管M1的源極外接LED驅(qū)動電路，有源器件絕緣柵場效應管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管M1之間設有運算放大器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管，雙向二極管和有源器件絕緣柵場效應管分別與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管M1的柵源電壓，有源器件絕緣柵場效應管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管M1的漏源電壓V_DS增加，則有源器件絕緣柵場效應管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管M1的電流也增加，將有源器件絕緣柵場效應管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管M1的柵源電壓、流過有源器件絕緣柵場效應管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。