[发明专利]LED驱动电路中有效降低电磁干扰的抖频技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种在电源驱动电路中有效降低电磁干扰(EMI)的技术——抖频技术，特别是涉及在发光二极管(LED)的驱动电路中这种技术的应用，抖频技术是一种新的EMC(电磁兼容)技术.

背景技术

在LED驱动电路中由于较高的电压变化率(dv/dt)，电路中存在的寄生电感和电容使LED驱动电路的电磁干扰噪声较难消除。一般在EMI测试结果中可以发现，LED驱动电路在开关时刻通常容易超过EMI限值，而在其它频率点上却往往具有较大的裕量。作为工作于开关状态的能量转换装置，LED驱动电路的电压变化率很高，产生的干扰强度较大；干扰源主要集中在功率管开关期间以及与之相连的散热器和高频变压器，相对于数字电路干扰源的位置较为清楚；由于驱动电路的工作频率比较高(从几十千赫到数兆赫兹)，所以其主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰；而印刷线路板(PCB)走线通常采用手工布线，具有更大的随意性，这增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度。因此人们针对LED驱动电路中EMI的特点采取了抑制电磁干扰的几种传统的措施。

形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备。因而，抑制电磁干扰也应该从这三方面着手。首先应该抑制干扰源，直接消除干扰原因；其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径；第三是提高受扰设备的抗扰能力，减低其对噪声的敏感度。目前抑制干扰的几种措施基本上都是用切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道，它们确是行之有效的办法。常用的方法是屏蔽、接地和滤波。

采用屏蔽技术可以有效地抑制LED驱动电路的电磁辐射干扰。例如，功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗，为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底板上。器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘，这就使器件与底板和散热器之间产生了分布电容，LED驱动电路的底板是交流电源的地线，因而通过器件与底板之间的分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模干扰，解决这个问题的办法是采用两层绝缘片之间夹一层屏蔽片，并把屏蔽片接到直流地上，割断了射频干扰向输入电网传播的途径。为了抑制LED驱动电路产生的辐射，电磁干扰对其他电子设备的影响，可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩，然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体，就能对电磁场进行有效的屏蔽。驱动电路某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。例如，静电屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰；电磁屏蔽用的导体原则上可以不接地，但不接地的屏蔽导体时常增强静电耦合而产生所谓“负静电屏蔽”效应，所以仍以接地为好，这样使电磁屏蔽能同时发挥静电屏蔽的作用。电路的公共参考点与大地相连，可为信号回路提供稳定的参考电位。因此，系统中的安全保护地线、屏蔽接地线和公共参考地线各自形成接地母线后，最终都与大地相连。

在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则，如果形成多点接地，会出现闭合的接地环路，当磁力线穿过该回路时将产生磁感应噪声，实际上很难实现“一点接地”。因此，为降低接地阻抗，消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地，利用一个导电平面(底板或多层印制板电路的导电平面层等)作为参考地，需要接地的各部分就近接到该参考地上。为进一步减小接地回路的压降，可用旁路电容减少返回电流的幅值。在低频和高频共存的电路系统中，应分别将低频电路、高频电路、功率电路的地线单独连接后，再连接到公共参考点上。

滤波是抑制传导干扰的一种很好的办法。例如，在驱动电路输入端接上滤波器，可以抑制LED驱动电路产生并向电网反馈的干扰，也可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害。在滤波电路中，还采用很多专用的滤波元件，如穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁环，它们能够改善电路的滤波特性。恰当地设计或选择滤波器，并正确地安装和使用滤波器，是抗干扰技术的重要组成部分。

现有的抑制措施大多从消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径出发，这确是抑制干扰的一种行之有效的办法，但很少有人涉及直接控制干扰源，消除干扰，或提高受扰设备的抗扰能力，殊不知后者还有许多发展的空间。同时从工艺的角度来说以上的传统措施也是极难实现的。

目前市场上有一种型号为HV9910的通用高亮度LED驱动器(HV9910Universal HighBrightness LED Driver)，其电路原理图如图1所示。图中开关电源的频率为：fosc＝25/(Rosc+22)，由于HV9910是采用恒定频率的开关电源，所以它不能有效抑制电路中的EMI。

发明内容