本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種紋波消除電路、紋波消除方法及應(yīng)用其的LED電路。

背景技術(shù)：

目前，LED燈負載一般是通過LED驅(qū)動電路將交流輸入電源轉(zhuǎn)換為直流電源來進行驅(qū)動的，如圖1所示，LED驅(qū)動電路輸出帶有正弦紋波的直流電，C01為輸出電容，當(dāng)需要減小LED驅(qū)動電路輸出信號的紋波時，則需要C01為大的電解電容，成本高不利于電路集成。當(dāng)LED驅(qū)動電路帶有功率因數(shù)校正功能時，則輸出的直流電的紋波會更大。

眾所周知，LED燈負載的電壓和電流為帶有工頻紋波的直流電壓和直流電流，LED上的紋波信號會造成LED燈的閃爍，從而對人眼造成傷害，因此在實際應(yīng)用中，LED負載的電流或電壓往往要求濾除該直流電所帶有的正弦紋波。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出了紋波消除電路、紋波消除方法及應(yīng)用其的LED電路，通過第一調(diào)整控制電路獲得輸入電壓信號中的交流分量，然后根據(jù)所述交流分量信號控制與負載串聯(lián)的第一調(diào)整管的功率端電壓，以使得通過負載的電壓為不帶紋波的直流電壓信號。

第一方面，依據(jù)本發(fā)明的一種紋波消除電路，用于消除輸入到負載的紋波，所述紋波消除電路包括：

第一調(diào)整管，與所述負載串聯(lián)連接；

第一調(diào)整管控制電路，所述第一調(diào)整管控制電路接收輸入至所述負載的輸入電壓信號，以獲得所述輸入電壓信號的交流分量，所述第一調(diào)整控制電路根據(jù)所述輸入電壓信號的交流分量和所述第一調(diào)整管的功率端電壓信號控制所述第一調(diào)整管的工作狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述第一調(diào)整管控制電路包括采樣電容和采樣電阻，并通過所述采樣電容和采樣電阻獲得所述輸入電壓信號的交流分量，

其中，所述采樣電容和所述采樣電阻串聯(lián)連接在所述負載的輸入端和接地端之間，所述負載的輸入端接收所述輸入電壓信號。

優(yōu)選地，所述第一調(diào)整控制電路包括采樣電阻和電流源，并通過所述采樣電阻和電流源獲得所述輸入電壓信號的交流分量；

其中，所述采樣電阻和所述電流源串聯(lián)連接在所述負載的輸入端和接地端之間，所述負載的輸入端接收所述輸入電壓信號。

優(yōu)選地，所述電流源為恒定電流源或者是隨著所述輸入電壓信號自適應(yīng)調(diào)節(jié)的可調(diào)電流源。

進一步地，所述第一調(diào)整控制電路還包括分壓濾波電路和電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，

所述濾波電路包括串聯(lián)的分壓電阻和濾波電容，所述分壓電阻串聯(lián)連接在所述負載的輸入端和接地端之間，所述濾波電容并聯(lián)在所述分壓電阻的公共連接端和接地端之間，所述分壓電阻公共連接點的電壓信號為第一電壓信號；

所述電壓-電流轉(zhuǎn)換電路接收所述第一電壓信號，以獲得與所述第一電壓信號成比例的第一電流信號，所述第一電流信號作為所述可調(diào)電流源的電流信號。

進一步地，所述第一調(diào)整管連接在所述負載和接地端之間，所述第一調(diào)整管為MOS管，第一調(diào)整管的功率端電壓為MOS管的漏極電壓，所述第一調(diào)整管的控制極為MOS管的控制極電壓。

進一步地，所述第一調(diào)整管控制電路還包括誤差放大電路，

所述誤差放大電路接收所述輸入電壓信號的交流分量和所述第一調(diào)整管的功率端電壓信號，以輸出誤差放大信號；

所述誤差放大信號連接到所述第一調(diào)整管的控制極用以控制所述第一調(diào)整管的工作狀態(tài)。

進一步地，所述第一調(diào)整管控制電路還包括加法器和第一電壓源，

所述加法器接收所述輸入電壓信號的交流分量和所述第一電壓源輸出的第一電壓信號，以輸出一疊加信號，

所述誤差放大電路接收所述疊加信號和所述第一調(diào)整管的功率端電壓信號，以輸出所述誤差放大信號。

第二方面，一種紋波消除方法，包括以下步驟：

獲得輸入電壓信號的交流分量，所述輸入電壓信號用于驅(qū)動負載；

根據(jù)所述交流分量控制與負載串聯(lián)的第一調(diào)整管的功率端電壓，控制第一調(diào)整管的工作狀態(tài)，以使得所述功率端電壓包括所述輸入電壓信號的交流分量。

優(yōu)選地，所述第一調(diào)整管的MOS管，所述第一調(diào)整管連接在所述負載和接地端之間，所述第一調(diào)整管的功率端電壓為所述第一調(diào)整管的漏極電壓。

優(yōu)選地，通過采樣電容和采樣電阻獲得所述輸入電壓信號的交流分量，

其中，所述采樣電容和所述采樣電阻串聯(lián)連接在所述負載的輸入端和接地端之間，所述負載的輸入端接收所述輸入電壓信號。

優(yōu)選地，通過采樣電阻和電流源獲得所述輸入電壓信號的交流分量；

其中，所述采樣電阻和所述電流源串聯(lián)連接在所述負載的輸入端和接地端之間，所述負載的輸入端接收所述輸入電壓信號。

優(yōu)選地，所述電流源為恒定電流源或者是隨著所述輸入電壓信號自適應(yīng)調(diào)節(jié)的可調(diào)電流源。

第三方面，依據(jù)本發(fā)明的一種LED電路，包括：

LED驅(qū)動電路，接收外部交流電信號，以輸出帶有紋波的直流電壓信號；

LED負載，與所述LED驅(qū)動電路的輸出端連接，以及上述的紋波消除電路，所述紋波消除電路用以消除所述LED負載接收的所述直流電壓信號中的紋波。

綜上所述，依據(jù)本發(fā)明的紋波消除電路、紋波消除方法及應(yīng)用其的LED電路，通過控制與負載串聯(lián)的第一調(diào)整管的功率端電壓，以使得該功率端電壓與輸入至負載的輸入電壓信號中的交流分量一致，這樣輸入至負載的電壓信號則為不包括交流分量的直流電壓信號，從而解決LED負載中的交流紋波問題，LED燈負載不會發(fā)生閃爍現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的LED電路；

圖2為依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的LED電路的電路圖；

圖3所示為依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的LED電路的電路圖；

圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的第三實施例的LED電路的電路圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例，但本發(fā)明不限于此。

參考圖2所示為依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的LED電路的電路圖，如圖2所示，本發(fā)明實施例的LED電路包括LED驅(qū)動電路U00、輸出電容C01、LED負載和紋波消除電路。

所述LED驅(qū)動電路接收外部交流電信號，輸出信號經(jīng)輸出電容C01濾波后以產(chǎn)生帶有紋波的直流電壓信號，所述帶有紋波的直流電壓信號作為LED負載的輸入電壓信號VIN。

本實施例中，所述紋波消除電路包括與負載串聯(lián)的第一調(diào)整管M01和第一調(diào)整管控制電路，這里，所述第一調(diào)整管M01連接在所述負載和接地端之間，第一調(diào)整管為MOS管，容易理解，所述第一調(diào)整管還可以連接在所述LED驅(qū)動電路的輸出端和LED負載之間。

這里，所述第一調(diào)整管控制電路包括采樣電容C02、采樣電阻R02和誤差放大電路U02，所述采樣電容C02和所述采樣電阻R02串聯(lián)連接在所述負載的輸入端和接地端之間，所述負載的輸入端輸入所述輸入電壓信號VIN。根據(jù)電容的隔直流通交流的工作原理，當(dāng)采樣電容C02和采樣電阻R02的時間常數(shù)足夠大時，則采樣電容C02的兩端電壓近似認為不變，在所述采樣電容C02和所述采樣電阻R02的公共連接點的電壓信號即為輸入電壓信號VIN的交流分量電壓，記為V2。

本實施方式中，所述第一調(diào)整管控制電路還包括加法器U01和第一電壓源V1，所述加法器U01接收所述輸入電壓信號的交流分量V2和所述第一電壓源輸出的第一電壓信號V1，以輸出一疊加信號V1+V2。這里在所述交流分量V2上疊加一個固定的電壓信號V1是為了將交流分量V2抬升，以使得疊加信號V1+V2始終為一個在零谷底之上的值。

所述誤差放大電路U02接收所述疊加信號和所述第一調(diào)整管的漏極電壓信號VD，以輸出所述誤差放大信號，誤差放大信號經(jīng)過補償處理以產(chǎn)生控制第一調(diào)整管的控制極(即MOS管的柵極)信號VG。根據(jù)誤差放大器的工作原理，第一調(diào)整管M01的漏極電壓將會被調(diào)節(jié)到與疊加信號V1+V2一致，由此可知，所述漏極電壓VD將會包含交流分量V2的信息。這樣，跟第一調(diào)整管M01串聯(lián)的LED負載上的驅(qū)動電壓將不會包含輸入電壓信號VIN的紋波，因此，LED負載不會發(fā)生閃爍。

參考圖3所示為依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的LED電路的電路圖，本實施例中，所述第一調(diào)整管控制電路中的加法器U01、第一電壓源V1和誤差放大電路U02均與上一實施例相同，在此不再贅述。所不同的是，本實施方式中，通過采樣電阻R02和電流源i01獲得所述輸入電壓信號的交流分量。

如圖3所示，通過采樣電阻R02和電流源i01，并通過所述采樣電阻和電流源獲得所述輸入電壓信號的交流分量；其中，所述采樣電阻R02和所述電流源i01串聯(lián)連接在所述負載的輸入端和接地端之間，所述負載的輸入端接收所述輸入電壓信號VIN。本實施方式中，所述電流源為恒定電流源。

根據(jù)圖3可知，所述采樣電阻R02和所述電流源i01的公共連接點的電壓信號為V2，采樣電阻R02的一端接輸入電壓VIN，另一端的電壓V2為：V2＝VIN-i01×R02。由于電流源i01電流值和電阻R2阻值均為定值，因此電壓V2的交流分量與輸入電壓信號VIN的交流分量形狀完全相同，通過控制恒定電流源i01的大小可以控制V2電壓的直流分量。即是電壓信號V2表征了輸入電壓信號VIN的交流分量。

之后V2與第一調(diào)整管的漏極電壓信號VD進行誤差放大，以輸出所述誤差放大信號，誤差放大信號經(jīng)過補償處理以產(chǎn)生控制第一調(diào)整管的控制極信號VG。同上述原理，控制極信號VG控制所述漏極電壓VD包含V2的交流分量信息。這樣，跟第一調(diào)整管M01串聯(lián)的LED負載上的驅(qū)動電壓將不會包含輸入電壓信號VIN的紋波，因此，LED負載不會發(fā)生閃爍。

進一步的，參考圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的第三實施例的LED電路的電路圖，本實施例與圖3所示的實施例類似，相同的器件和連接關(guān)系不再贅述，所不同的是，所述電流源i01為隨著所述輸入電壓信號自適應(yīng)調(diào)節(jié)的可調(diào)電流源。

如圖4所示，本實施例中，所述第一調(diào)整管控制電路還包括分壓濾波電路和電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，所述分壓濾波電路包括分壓電阻R03、R05和濾波電容C03，分壓電阻R03和R05串聯(lián)連接在所述負載的輸入端和接地端之間，濾波電容C03并聯(lián)在所述分壓電阻的公共連接端和接地端之間，所述分壓電阻的公共連接點的電壓信號為第一電壓信號，這里記為V3。

所述電壓-電流轉(zhuǎn)換電路包括調(diào)整管M02、電阻R04和運算放大器U03，所述采樣電阻R02、調(diào)整管M02和電阻R04依次串聯(lián)連接在所述負載的輸入端和接地端之間，運算放大器U03的第一輸入端接收所述第一電壓信號V3，第二輸入端連接所述調(diào)整管M02和電阻R04之間，以獲得所述調(diào)整管M02的源極電壓，電流源i03接所述調(diào)整管M02和電阻R02之間。

根據(jù)上述的電路結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，所述第一電壓信號V3等于輸入電壓的直流分量的分壓。而根據(jù)電壓-電流轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)，則第一電流信號i01的大小為i01＝V3÷R04，電阻R04的阻值為固定的，則第一電流信號i01是隨著第一電壓信號V3調(diào)節(jié)。而采樣電阻R02的另一端的電壓V2為：V2＝VIN-(i01-i03)×R02，將i01代入得：V2＝VIN-(V3÷R04-i03)×R02，控制電阻R02和電阻R04的阻值比例可以控制電壓V2中的直流分量，這里，優(yōu)選地，設(shè)置電阻R04和采樣電阻R02的阻值比例為R2＝K×R4，這里K＝R05÷(R03+R05)。則有電壓V2＝VIN-V3/K+i03×R02，由于V3/K等于VIN的平均值，即電壓V2等于輸入電壓信號VIN的交流分量疊加一個直流分量，該直流分量的值為i03×R02，V2與輸入電壓信號VIN的直流分量無關(guān)，V2電壓的交流分量能夠自適應(yīng)隨著輸入電壓信號的交流分量變化。

然后，電壓的比較和運放的控制過程與上述兩個實施例均相同，在本實施例中，通過可調(diào)的電流源使得電壓V2能夠隨著輸入電壓信號VIN的變化而調(diào)節(jié)，使得控制更加準確可靠。LED負載為不含紋波的直流電壓信號，LED不會發(fā)生閃爍現(xiàn)象。

最后，需要說明的是，根據(jù)上述實施例的電路結(jié)構(gòu)可以得知，誤差放大電路輸出的電壓信號為基本恒定的，因此，控制極信號VG也為基本恒定的信號，而本實施例中，第一調(diào)整管M01源極電壓不變，因此，第一調(diào)整管的柵源電壓恒定。當(dāng)所述第一調(diào)整管為MOS管時，根據(jù)MOS管的工作原理，當(dāng)其工作于飽和區(qū)時，若柵源電壓恒定，則流過第一調(diào)整管的漏源極的電流恒定不變。因此，在本發(fā)明實施例中，只要控制值所述第一調(diào)整管工作于飽和區(qū)，則通過第一調(diào)整管和LED負載的電流為不變。

綜上，依據(jù)本發(fā)明的包含紋波消除電路的LED電路，通過對與LED負載串聯(lián)的第一調(diào)整管的漏極電壓的控制，可使得通過LED的電壓為不包含紋波的直流電壓信號。并且通過對第一調(diào)整管的電流控制，使得LED負載的電流為直流電流。本發(fā)明能夠消除流過LED負載電壓和電流中的紋波，消除LED的閃爍現(xiàn)象。

最后，本發(fā)明還提供了一種紋波消除方法，包括以下步驟：

通過采樣電容和采樣電阻獲得輸入電壓信號的交流分量，所述輸入電壓信號用于驅(qū)動負載；

根據(jù)所述交流分量控制與負載串聯(lián)的第一調(diào)整管的功率端電壓，控制第一調(diào)整管的工作狀態(tài)，以使得所述功率端電壓包括所述輸入電壓信號的交流分量。

優(yōu)選地，所述第一調(diào)整管的MOS開關(guān)管，所述第一調(diào)整管連接在負載和接地端之間，所述第一調(diào)整管的功率端電壓為所述第一調(diào)整管的漏極電壓。

優(yōu)選地，通過采樣電容和采樣電阻獲得所述輸入電壓信號的交流分量，

其中，所述采樣電容和所述采樣電阻串聯(lián)連接在所述負載的輸入端和接地端之間，所述負載的輸入端接收所述輸入電壓信號。

優(yōu)選地，通過采樣電阻和電流源獲得所述輸入電壓信號的交流分量；

其中，所述采樣電阻和所述電流源串聯(lián)連接在所述負載的輸入端和接地端之間，所述負載的輸入端接收所述輸入電壓信號。

優(yōu)選地，所述電流源為恒定電流源。

優(yōu)選地，所述電流源為隨著所述輸入電壓信號自適應(yīng)調(diào)節(jié)的可調(diào)電流源。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，上述的紋波消除電路以應(yīng)用于LED電路中為例，但不限于此，也可應(yīng)用于其他需要消除流入負載中的紋波。

以上對依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的紋波消除電路、紋波消除方法及應(yīng)用其的LED電路進行了詳盡描述，但關(guān)于該專利的電路和有益效果不應(yīng)該被認為僅僅局限于上述所述的，公開的實施例和附圖可以更好的理解本發(fā)明，因此，上述公開的實施例及說明書附圖內(nèi)容是為了更好的理解本發(fā)明，本發(fā)明保護并不限于限定本公開的范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明實施例的替換、修改均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。