[发明专利]一种低频纹波抑制电路及控制方法

摘要

本发明揭示了一种低频纹波抑制电路及控制方法，低频纹波抑制电路包括能量缓冲及纹波抑制单元、AC‑DC功率因数校正式恒流源电路；能量缓冲及纹波抑制单元与LED负载并联于前级AC‑DC功率因数校正式恒流源电路的恒流源输出电压Vled上；AC‑DC功率因数校正式恒流源电路实现功率因数校正，同时为负载提供恒定电流输出；能量缓冲及纹波抑制单元用以实现前级输出电压Vled低纹波的作用；当前级AC‑DC功率因数校正式恒流源电路输出电压Vled瞬时电压上升时，将第二电容上能量转移到第一电容上，对第一电容进行充电；当前级恒流源输出电压Vled瞬时电压下降时，将第一电容上能量转移到第二电容上，对第一电容进行放电。本发明可在降低LED负载纹波的同时保证无能量损耗、提高系统效率。

主权项

1.一种低频纹波抑制电路，其特征在于，所述低频纹波抑制电路包括能量缓冲及纹波抑制单元、AC‑DC功率因数校正式恒流源电路；所述能量缓冲及纹波抑制单元与LED负载并联于前级AC‑DC功率因数校正式恒流源电路的恒流源输出电压Vled上，前级AC‑DC功率因数校正式恒流源电路实现功率因数校正和为负载提供恒定电流输出的功能；所述恒流源输出电压Vled设有第二电容，所述能量缓冲及纹波抑制单元包括第一电容Vc1；所述能量缓冲及纹波抑制单元用以实现前级输出电压Vled低纹波的作用；当前级AC‑DC功率因数校正式恒流源电路输出电压Vled瞬时电压上升时，即输入瞬时功率大于输出直流功率时，所述能量缓冲及纹波抑制单元用以将第二电容上能量转移到第一电容Vc1上，在控制电路的作用下对第一电容Vc1进行充电；当前级恒流源输出电压Vled瞬时电压下降时，即输入瞬时功率小于输出直流功率时，所述能量缓冲及纹波抑制单元用以将第一电容Vc1上能量转移到第二电容上，在控制电路的作用下对第一电容Vc1进行放电；所述能量缓冲及纹波抑制单元还包括能量传递方向控制电路、驱动电路、Ic1电流调节电路、Vled电压控制电路、电流采样电路、第二主功率电路功率管Q2、第三主功率电路功率管Q3、电感L；所述能量传递方向控制电路的第一端连接电压Vled，第二端分别连接所述驱动电路、Ic1电流调节电路、Vled电压控制电路，Vled电压控制电路同时连接电压Vled，Ic1电流调节电路连接电流采样电路的第三端；所述第二主功率电路功率管Q2的漏极连接电压Vled，第二主功率电路功率管Q2的栅极连接驱动电路，第二主功率电路功率管Q2的源极连接电感L的第一端、第三主功率电路功率管Q3的漏极，第三主功率电路功率管Q3的栅极连接驱动电路，第三主功率电路功率管Q3的源极接地；所述电流采样电路的第一端接地，电流采样电路的第二端连接第一电容Vc1的第二端，第一电容Vc1的第一端连接电感L的第二端；所述能量传递方向控制电路用以检测能量传递所需方向，当恒流源输出电压Vled低于固定直流电压基准Vref1时，M1为高，当恒流源输出电压Vled高于固定直流电压基准Vref1时，M1为低；M1代表能量传递方向信息；所述电流采样电路用以采样第一电容Vc1充电和放电大小，送给Ic1电流调节电路；Ic1电流调节电路以此控制第一电容Vc1的充放电速度；所述Vled电压控制电路用以控制第二电容电压＝固定直流电压基准Vref1，实现输出电压低纹波和无频闪；所述驱动电路用以驱动第二主功率电路功率管Q2和第三主功率电路功率管Q3的开通和关断；所述电流采样电路包括电阻Rcs；所述能量传递方向控制电路包括第一比较器、边沿产生电路，第一比较器的负极输入端连接电压Vled，第一比较器的正极输入端连接电压Vref1，第一比较器的输出端连接边沿产生电路的第一端；所述Vled电压控制电路包括第一运算放大器、第一补偿网络、第一开关S1，第一运算放大器的负极输入端连接电压Vled，第一运算放大器的正极输入端连接电压Vref1，第一运算放大器的输出端连接第一补偿网络的第一端、第一开关S1的第一端；第一补偿网络的第二端、第一开关S1的第二端接地；边沿产生电路的第二端连接第一开关S1；所述驱动电路包括第一反相器、第二反相器、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6；第一比较器的输出端连接第四开关S4；第四开关S4为双向选择开关，能选择连通第一反相器或第二反相器；第一反相器与第六开关S6串联，第二反相器与第五开关S5串联；所述Ic1电流调节电路包括RS触发器、第二比较器、第二补偿网络、第二运算放大器、乘法器、第三开关S3；所述RS触发器的Q引脚连接第四开关S4，RS触发器的R引脚连接第二比较器的输出端，RS触发器的S引脚连接时钟信号；第二比较器的正极输入端连接调制信号，第二比较器的负极输入端连接第二补偿网络的第一端、第二开关S2的第一端、第二运算放大器的输出端；边沿产生电路的第二端连接第二开关S2；第二补偿网络的第二端、第二开关S2的第二端、电阻Rcs的第一端接地；第二运算放大器的负极输入端连接电阻Rcs的第二端、第一电容Vc1的第二端，第二运算放大器的正极输入端连接乘法器，第一运算放大器的输出端连接乘法器；乘法器连接第三开关S3，第一比较器的输出端连接第三开关S3；所述乘法器还分别连接单位增益放大器的输出、反应器的输出；所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第五开关S5、第六开关S6均为单向开关；当电压Vled高于固定直流电压基准Vref1时，控制第一电容Vc1进入充电过程，将前级AC‑DC功率因数校正式恒流源电路交流侧传递的多余能量转移到第一电容Vc1上，此时M1为低电平，第三开关S3断开B＝A，即代表流过相对地电位的Rcs电流为正，驱动信号E与RS触发器输出D相同，而驱动信号F为驱动信号E的反向结果，电压Vled大于第一电容Vc1的电压能量通过降压方式由第二电容传递到第一电容Vc1上；当电压Vled低于固定直流电压基准Vref1时，控制第一电容Vc1进入放电过程，将第一电容Vc1上之前储存的多余能量转移到电压Vled上，此时M1为高电平，S3闭合B＝‑A，即代表流过相对地电位的Rcs电流为负，驱动信号F与RS触发器输出D相同，而驱动信号E为F的反向结果，电压Vled大于第一电容Vc1的电压能量通过升压方式由第一电容Vc1传递到第二电容上；在能量传递方向改变的瞬间，第一开关S1和第二开关S2接收脉冲信号M2，将复位补偿网络电压，为后续能量的转移控制做准备；所述第四开关S4是一个单刀双掷开关，其有2个端子X1和X2；当M1为低时，第四开关S4与端子X1相连，当M1为高时第四开关S4与端子X2相连；第五开关S5、第六开关S6为简单2端开关，当M1为低时第五开关S5断开，M1控制信号经过反相器去控制第六开关S6导通，则驱动信号E＝D，F＝1‑E；当M1为高时第五开关S5导通，M1控制信号经过反相器去控制第六开关S6断开，则驱动信号F＝D，E＝1‑F；在此控制下，M1为低时，说明电压Vled高于固定直流电压基准，第一电容Vc1需要充电，能量控制电路工作在降压模式；M1为高时，说明电压Vled低于恒压基准，第一电容Vc1需要放电，能量控制电路工作在升压模式；其中，A为电压调节运放、即第一运算放大器的输出，B为电流调节运放、即第二运算放大器的输入基准，C为电流调节运放、即第二运算放大器的输出，D为驱动脉宽触发器输出，E为第二主功率电路功率管Q2的驱动信号，F为第三主功率电路功率管Q3的驱动信号，M1为电流充放电方向识别信号。