中文名 | 纹波消除电路及LED控制电路 | 申请人 | 杰华特微电子(张家港)有限公司 |
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申请日 | 2016年10月26日 | 申请号 | 2016109851395 |
公布号 | CN106332376A | 公布日 | 2017年1月11日 |
发明人 | 白浪、黄必亮、任远程、周逊伟 | 地 址 | 江苏省苏州市张家港市国泰北路1号科技创业园E幢4楼 |
Int. Cl. | H05B33/08(2006.01)I | 类 别 | 发明专利 |
《纹波消除电路及LED控制电路》涉及电力电子技术领域,具体涉及一种纹波消除电路及LED控制电路。
在一些应用场合,电流电压纹波会对电路和负载的工作存在影响,往往需要消除纹波,尤其是在LED控制电路当中。如图1所示,示意了2016年10月之前的技术包括有纹波消除电路的LED控制电路。交流输入电压经过LED驱动电路U00得到电压VIN,电压VIN和地之间接LED负载和线性调整管M01,LED负载正极和地之间并联电容C01,LED负载负极接线性调整管M01的漏极,LED负载负极和线性调整管M01的栅极之间接电阻R02,线性调整管M01的栅极和地之间接电容C02,通过电容C02滤除LED负载电流的纹波。
为滤除输入纹波,纹波消除电路中电容C02确定的时间常数远远大于输入电流纹波周期,因此在输入电流快速增大时,纹波消除电路无法对输入电流进行及时响应,导致输入电压和调整管的DRAIN端电压VD随输入电流的增大迅速升高,造成LED闪烁甚至超出安全范围导致器件损坏。
图1为2016年10月之前技术的LED控制的电路原理图;
图2为《纹波消除电路及LED控制电路》的LED控制电路的电路原理图(实施例一);
图3为该发明的LED控制电路的电路原理图(实施例二);
图4为该发明的LED控制电路的电路原理图(实施例三);
图5为输入变化检测模块的一种电路结构图;
图6为输入变化检测模块的另一种电路结构图;
图7为输入变化检测模块的又一种电路结构图;
图8为图7输入变化检测模块中电压变化率电路的具体电路结构图;
图9为纹波消除模块第一种实现方式的电路示意图;
图10为纹波消除模块第二种实现方式的电路示意图;
图11为纹波消除模块第三种实现方式的电路示意图;
图12为图11中比例调节电路的电路示意图;
图13为纹波消除模块第四种实现方式的电路示意图。
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采用EPROM可以实现逻辑,
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电阻和光感传感器串联中间抽头给三极管,三极管放大后控制灯珠或者你可以用三极管控制继电器,一个三极管能量不够就用两个,两级放大然后控制继电器
2020年7月14日,《纹波消除电路及LED控制电路》获得第二十一届中国专利奖优秀奖。
参考图2所示,示意了《纹波消除电路及LED控制电路》的LED控制电路实施例一的电路结构,同时包括该发明纹波消除电路的电路结构,所述的纹波消除电路包括输入变化检测模块和纹波消除模块。交流输入电压经过LED驱动电路U00得到输入电压VIN,输入电压VIN和地之间接LED负载和纹波消除模块,LED负载正极和地之间并联电容C01,LED负载负极同时接纹波消除模块的输入端和输入变化检测模块的输入端,输入变化检测电路的输出端接纹波消除模块的另一输入端(作为纹波消除模块的控制端),输入变化检测模块的第三端和纹波消除模块的第三端同时接地。
当输入电流iIN快速变大时,输入电压VIN也会相应变大,输入变化检测模块会根据LED负载和纹波消除模块公共端VD电压反馈,产生上拉电流作为电流调整信号,通过输出端作用到纹波消除模块上,快速地改变纹波消除模块中容性元件上的电压,提高纹波消除模块的响应速度,使得负载电流iLED可以快速跟上输入电流iIN的变化,从而使得系统可以更快达到稳态,不会出现LED灯闪的情况。该发明通过检测表征输入电流iIN变化的待检测信号,即检测待检测信号是否发生快速变化,以判断输入电流iIN是否快速变化,该实施例中采用VD作为待检测信号,可以通过输入变化检测模块检测VD的电压幅度、电压变化的持续时间或者电压变化率等方式,以判断是否发生快速变化。将在后续附图中详细介绍相应的输入变化检测模块的具体电路结构。
参考图3所示,示意了该发明的LED控制电路实施例二的电路结构,其与实施例一的不同之处在于,输入变化检测模块的连接关系的不同,该实施例中,将输入电压VIN作为待检测信号,因此输入变化检测模块的输入端接收输入电压VIN,即连接在LED负载的正端。当输入电流iIN快速变大时,输入电压VIN也会相应变大,输入变化检测模块会根据LED负载和纹波消除模块公共端VD电压反馈,产生上拉电流作为电流调整信号,通过输出端作用到纹波消除模块上,快速地改变纹波消除模块中容性元件上的电压,提高纹波消除模块的响应速度,使得负载电流iLED可以快速跟上输入电流iIN的变化,从而使得系统可以更快达到稳态,不会出现LED灯闪的情况。
参考图4所示,示意了该发明的LED控制电路实施例三的电路结构,其与实施例一、二的不同之处也在于,输入变化检测模块的连接关系的不同,该实施例中,直接从纹波消除模块中接收能够表征输入电流iIN变化的待检测信号,检测纹波消除模块中调整管的控制端或者第一电容上电压的变化率来反应输入电流iIN的变化,并根据电压变化率的正负以及持续时间之结合来判断是否发生快速变化。
参考图5所示,示意了该发明的输入变化检测模块的一种具体电路,可应用于实施例一和二。该附图中以应用于图2中的实施例一为例,即将LED负载和纹波消除模块的公共端VD作为待检测信号,用以表征输入电流iIN的变化,但该领域普通人员知悉其也可应用于实施例二。输入变化检测模块包括比较器U11、比较器U12、RS锁存器和电流源I03,输入变化检测模块的输入端接收VD,其内部接比较器U11和比较器U12的正输入端,比较器U11的负输入端接第一阈值电压VT1,比较器U11的输出端接RS锁存器的S(置位)端,比较器U12的负输入端接第二阈值电压VT2,比较器U12的输出端接RS锁存器的R(清零)端,RS锁存器的输出端接开关S1的控制端,电流源I03接开关S1的一端,开关管S1的另一端接输入变化检测模块的输出端,输入变化检测模块的第三端接地。
一般情况下,输入电流iIN电流稳定时,VD电压低于设定阈值VT1,开关S1断开,输入变化检测模块不输出电流调整信号,即不对纹波消除模块进行充电。当输入电流iIN快速增大时,VD随之快速升高,输入变化检测模块的输入端检测VD的电压值,当VD大于设定阈值VT1时,比较器U11的输出为高,RS触发器的S端为高,R端为低,输出Q为高,开关S1导通,输入变化检测模块的输出端以一定电流I03作为电流调整信号输出到纹波消除模块,快速地改变纹波消除模块中容性元件上的电压,使LED负载电流快速上升,当iLED>iIN时,VD开始下降,当VD小于设定阈值VT2,且VT2 当输入电流iIN快速增大时,VD随之快速升高,输入变化检测模块检测VD的电压值,当VD大于设定阈值VT3时,计时电路开始计时,当VD连续大于VT3的时间大于设定的时间阈值t0时,输出端An输出高电平,开关S1导通,输入快速变化检测电路的输出端以一定电流I03作为电流调整信号输出到纹波消除模块,快速的改变纹波消除电路中容性元件上的电压,使LED负载电流快速上升,当iLED>iIN时,VD开始下降,当VD小于第三阈值电压VT3,开关S1断开,输入变化检测电路停止输出电流调整信号,即停止对纹波消除模块进行充电。 参考图7所示,示意了该发明的输入变化检测模块的又一种具体电路,可应用于实施例一、二和三。该附图中仍以应用于图2中的实施例一为例,即将LED负载和纹波消除模块的公共端VD作为待检测信号,用以表征输入电流iIN的变化,但该领域普通人员知悉其也可应用于实施例二和三,此外,该方案中不直接进行电压比较,而是通过检测电压变化率来表征待检测信号是否发生快速变化,虽然应用于不同实施例中的待检测信号不同,但其电压变化率的检测原理是互通的。附图7中,输入变化检测模块包括电压变化率检测电路、计数器U13和电流源I03,输入变化检测模块的输入端接收VD,其内部接电压变化率检测电路的输入端和电流源I03的一端,输入变化检测模块的输出端和电流源I03的输出端之间串联开关S1,输入变化检测电路的第三端接地,电压变化率检测电路的输出端接计数器U13的复位端RS,计数器U13的输入端接时钟信号CK,计数器U13的输出端An接开关S1的控制端,开关S1的另一端接输入变化检测模块的输出端。基于计数器U13的计时为单次连续计时,完成一次计时后进行清零或重置。 当输入电流iIN快速增大时,VD随之快速升高,电压变化率检测电路检测到电压变化率dV/dT>0,输出高电平信号至计数器U13的RS端,并开始计时,所述计数器U13根据时钟信号计数的过程即实现计时的功能,当dV/dT>0,且持续时间达到t0时,输出An为高电平,开关S1导通,输入变化检测模块输出端以一定电流I03作为电流调整信号输出到纹波消除模块,快速地改变纹波消除模块中容性元件上的电压,使LED负载电流快速上升,当iLED>iIN时,VD开始下降,VD的dV/dT<0,开关S1断开,输入变化检测模块停止输出电流调整信号,即停止对纹波消除模块进行充电。 电压变化率(dV/dT)的实现方式不局限于检测VD电压来控制计时开始与结束,也可以通过检测输入电压VIN(见图3),或检测纹波消除模块中调整管M01的控制端或者第一电容上电压VC,达到同样能够解决相应的问题。 参考图8所示,示意了图7输入变化检测模块中电压变化率电路的具体电路结构,即示意了电压变化率电路的一种实现方式。所述的电压变化率检测电路包括比较器U20和偏置电压源VOS,所述比较器U20的第一输入端经偏置电压源VOS接待检测信号VD,其第二输入端连接有第二电容C3和开关S2,第二输入端经开关S2连接待检测信号,所述开关S2的控制端接时钟信号CK。更具体地,比较器U20的正输入端接VOS的正极,VOS的负极接VD,VD接开关S2的一端,开关S2的另一端接比较器U20的负输入端和第二电容C3,第二电容C3另一端接地,开关S2的控制端接时钟信号CK。 当CK为高电平时,开关S2导通,VD给电容C3充电,电容C3上电平等于VD,比较器U20的输出高电平至计数器U13的RS,当CK为低电平时,开关S2断开,电容C3上的电压为CK为高电平时的VD电压,若VD电压一直保持上升或者保持不变,则比较器U20继续输出高电平,若VD电压开始下降,且在CK为低电平期间下降超过VOS电压,则比较器输出翻转,则RS为低电平,因此可以此电路检测VD的电压变化率(dV/dT),若dV/dT≥0,则一直输高电平,若dV/dT<0,则会输出低电平。偏置电压源VOS取合理值即可,即保证在初始状态下比较器U20的正端大于负端电压,有利于检测的稳定性。 参考图9所示,示意了的纹波消除模块的第一种实现方式。其中,纹波消除模块包括调整管M01、第一电流产生电路U01、第一电流源I01(作为第二电流产生电路的一种实现方式)和第一电容C02,在该实施例中所述的调整管M01采用NMOS,其第一端为漏极,其第二端为源极,其控制端为栅极。LED负载的负端连接到调整管M01的漏极(即第一端),调整管M01的源极(即第二端)连接到地。调整管M01的漏极和栅极(即控制端)之间连接第一电流产生电路U01。第一电流源I01和第一电容C02并联,且连接在调整管M01的栅极和地之间。调整管M01的控制端,即第一电容C02的一端,与所述输入变化检测模块连接,用以接收电流调整信号。第一电容C02以及第一电流产生电路U01和第一电流源I01形成的滤波电路,其时间常数远大于工频周期,因此第一电容C02上的电压近似为没有纹波直流电压,使得经过调整管的电流近似为没有纹波的直流电流,从而实现经过LED负载的电流纹波减小,输入电流纹波通过输入电容转化为调整管的漏源端的电压纹波,通过设置电流源的值可以控制调整管的漏源端电压纹波的直流分量。第一电容C02为该实现方式中纹波消除模块的容性元件,输入变化检测模块输出的电流调整信号对第一电容C02和第一电流产生电路的公共端进行上拉,即对第一电容C02进行充电。该附图中的纹波消除模块可以应用于上述所有实施例。虽然该实施例中,第二电流产生电路采用了电流源的实现方式,但是还可以采用电流源以外的实现方式,例如,电阻,等等,该部分说明同样适用于其他实施例。 参考图10所示,示意了的纹波消除模块的第二种实现方式。该附图在图9基础上,增加了运放U10和电流采样电阻R10。第一电容C02的正端即VC端,连接到运放U10的正输入端,调整管M01的源极经过电流采样电阻R10连接到地。电流采样电阻R10和调整管M01的公共端连接到运放U10的负输入端,运放U10的输出端连接到调整管M01的栅极。加入了运放U10和电流采样电阻R10,由于VC可以近似为直流电压,则表征流经调整电流的采样电阻R10上电压等于VC电压,近似为直流电压,即LED上电流近似为直流,可以进一步提高纹波消除效果。 参考图11所示,示意了的纹波消除模块的第三种实现方式。该附图在图9基础上,增加比例调节电路U30。在第一电流产生电路U01和第一电流源I01的公共端通过比例调节电路U30连接到第一电容C02。所述比例调节电路U30的输入端与所述第一电流产生电路和所述第一电流源I01的公共端连接,所述比例调节电路U30的输出端与所述第一电容C02连接。通过加入C02,来调节对VC处第一电容C02的充放电,可以控制VD或者是VD与VC之压差接近谷底的值为一定值。使得当输入电流纹波发生变化时,该纹波消除电路都可以有效去除纹波,且可以将VD或VD-VC的控制值设置为一个较小的值,以减小调整管M01上的损耗。 参考图12所示,示意了的图11中比例调节电路U30的具体电路结构。所述比例调节电路U30的输入端VI与所述第一电流产生电路和所述电流源I01的公共端连接,所述非线性调节电路U30的输出端与所述第一电容C02连接。当i02大于I01时,则开关K30导通,开关K31关断,电流源M*(i02-I01)对VC充电;当i02小于I01时,则开关K31导通,电流源N*(I01-i02)对VC放电。 参考图13所示,示意了的纹波消除模块的第四种实现方式。纹波消除模块包括调整管M01、第一电容C02、第一电阻R01和第二运放U10,所述的调整管M01与负载串联,所述调整管的第一端与所述负载连接,其第二端接输入电压的低电位端;所述第二运放U10的第一输入端与所述调整管M01的第一端连接,第二运放U10的输出端与所述调整管M01的控制端连接,第一电容C02的一端与所述第二运放U10的第二输入端连接,第一电容C02的另一端接收表征输入电压VIN的信号,第一电阻R01的一端与第二运放U10的第一输入端,第一电阻R01的另一端与调整管M01的第二端连接。所述的纹波消除模块还包括电流镜模块,所述的电流镜模块的输入端与所述输入变化检测模块连接,用以接收电流调整信号,其输入端与第一电容C02和第一电阻R01的公共端连接。 当输入电流iIN工频变化时,纹波消除电路内部的容性元件C02使得VC紧紧跟随VIN变化,通过负反馈使VD电压等于VC,从而使LED负载上压降保持不变,达到去纹波的效果。输入变化检测模块输出的电流调整信号为电流镜的输入,电流镜的输出对第一电容C02和电阻R01公共端进行下拉,即对第一电容C02进行放电。
《纹波消除电路及LED控制电路》的目的在于提供一种能够实现快速响应的纹波消除电路及LED控制电路,用以解决2016年10月之前的技术存在的无法及时对输入电流进行响应的技术问题。
《纹波消除电路及LED控制电路》的技术解决方案是,提供一种以下结构的纹波消除电路,包括:
输入变化检测模块,其输入端接收可表征输入电流变化的待检测信号,并对所述待检测信号进行检测,得到表征所述待检测信号变化情况的变化检测信号,当所述变化检测信号表征输入电流快速变化时,则输出电流调整信号至所述纹波消除模块;
纹波消除模块,与负载串联,用以滤除输入电流的纹波;当所述变化检测信号表征输入电流快速变化时,所述纹波消除模块接收所述电流调整信号,通过改变纹波消除模块控制端的电压,来调整流经负载的电流,以适应输入电流的快速变化。
作为优选,所述的输入变化检测模块将接收到的所述待检测信号与第一阈值电压进行比较,得到所述变化检测信号,当所述待检测信号大于所述第一阈值电压时,则所述变化检测信号表征输入电流快速变化,此时,所述的输入变化检测模块向纹波消除模块输出电流调整信号;经纹波消除模块调整流经负载的电流,则所述待检测信号下降,下降至第二阈值电压时,则所述的输入变化检测模块停止输出电流调整信号,所述的第二阈值电压小于所述第一阈值电压。
作为优选,所述的输入变化检测模块将接收到的所述待检测信号与第三阈值电压进行比较,当所述待检测信号大于所述第三阈值电压时,所述输入变化检测模块开始计时,当计时达到阈值时间时,得到变化检测信号,则所述变化检测信号表征输入电流快速变化,此时,所述的输入变化检测模块向纹波消除模块输出电流调整信号,经纹波消除模块调整流经负载的电流,则所述待检测信号下降,下降至第三阈值电压时,则所述的输入变化检测模块停止输出电流调整信号。
作为优选,所述的输入变化检测模块接收所述待检测信号,并检测所述待检测信号的电压变化率,其电压变化率为正时,所述输入变化检测模块开始计时,当计时达到阈值时间时,得到变化检测信号,所述变化检测信号表征输入电流快速变化,此时,所述的输入变化检测模块向纹波消除模块输出电流调整信号,经纹波消除模块调整流经负载的电流,当所述待检测信号的电压变化率下降至为负时,则所述的输入变化检测模块停止输出电流调整信号。
作为优选,所述的纹波消除模块包括调整管、第一电容、第一电流产生电路和第二电流产生电路,所述的调整管与负载串联,所述调整管的第一端与所述负载连接,其第二端接输入电压的低电位端;所述的第一电容两端分别连接所述调整管的控制端和第二端;所述第二电流产生电路与所述第一电容并联;所述第一电流产生电路,其电压输入端分别连接高电位端和低电位端,所述调整管的第一端作为第一电流产生电路的高电位端,第一电容与所述第二电流产生电路的非地公共端作为第一电流产生电路的低电位端;所述第一电流产生电路根据所述高电位端和低电位端的电压,调节第一电流产生电路所输出的电流大小;所述第一电容与所述电流源的公共端电压为所述控制端的电压,所述电流调整信号对所述第一电容进行充电。
作为优选,所述的待检测信号为负载和纹波消除模块组成的串联电路两端的电压或负载与纹波消除模块之公共端的电压。
作为优选,所述的待检测信号为调整管控制端电压或第一电容两端电压。
作为优选,所述的计时由计数器实现,计数器的数字表征时间,计数器的数字达到相应的阈值数字即表征计时达到阈值时间。
作为优选,所述输入变化检测模块包括电压变化率检测电路,所述的电压变化率检测电路检测所述待检测信号的电压变化率,包括比较器,所述比较器的第一输入端接待检测信号,其第二输入端连接有第二电容和开关,第二输入端经开关连接待检测信号,所述开关的控制端接时钟信号。
作为优选,在所述比较器的第一输入端与待检测信号之间串联有偏置电压源。
作为优选,所述第一电容的一端经第一运放与所述调整管的控制端连接,所述第一运放的第一输入端与所述第一电容连接,第一运放的第二输入端接收表征流经调整管瞬时电流的电流采样信号,第一运放的输出端与所述调整管的控制端连接。
作为优选,所述的纹波消除模块还包括比例调节电路,所述的比例调节电路根据所述第一电流产生电路所产生之电流和所述第二电流产生电路相比的大小,对所述第一电容充放电。
作为优选,所述比例调节电路的输入端与所述第一电流产生电路和所述第二电流产生电路的公共端连接,所述比例调节电路的输出端与所述第一电容连接;当第一电流产生电路所产生的电流i02大于第二电流产生电路I01的电流时,比例调节电路对第一电容的充电电流为M*(i02-I01);当第一电流产生电路所产生的电流i02小于电流源I01的电流时,比例调节电路对第一电容的放电电流为N*(I01-i02)。
作为优选,所述的纹波消除模块包括调整管、第一电容、第一电阻和第二运放,所述的调整管与负载串联,所述调整管的第一端与所述负载连接,其第二端接输入电压的低电位端;所述的第一电容两端分别连接所述调整管的控制端和第二端;所述第二运放的第一输入端与所述调整管的第一端连接,第二运放的输出端与所述调整管的控制端连接,第一电容的一端与所述第二运放的第二输入端连接,第一电容的另一端接收表征输入电压的信号,第一电阻的一端与第二运放的第一输入端,第一电阻的另一端与调整管的第二端连接;所述第一电容和第一电阻的公共点电压为所述控制端的电压,所述电流调整信号对所述第一电容进行放电。
《纹波消除电路及LED控制电路》的另一技术解决方案是,提供一种的LED控制电路,包括LED驱动电路和以上任意一种纹波消除电路,所述的LED驱动电路接收交流输入后并经整流得到输入电压给LED负载供电。
采用《纹波消除电路及LED控制电路》的电路结构,与2016年10月之前的技术相比,具有以下优点:LED驱动电路接收交流输入,并将其转换为带有纹波的直流电,对LED负载供电,带有纹波的直流电连接到LED负载的正端,当输入电流快速变大时,输入变化检测模块会根据可表征输入电流变化的待检测信号的反馈,产生上拉电流通过输入变化检测模块的输出端作用到纹波消除模块上,快速的改变纹波消除模块中容性元件上的电压,提高纹波消除电路的响应速度,使得负载电流可以快速跟上输入电流的变化,从而使得系统可以更快达到稳态,系统响应快,不会出现LED灯闪的情况。
1.一种纹波消除电路,其特征在于:包括:输入变化检测模块,其输入端接收可表征输入电流变化的待检测信号,并对所述待检测信号进行检测,得到表征所述待检测信号变化情况的变化检测信号,当所述变化检测信号表征输入电流快速变化时,则输出电流调整信号至所述纹波消除模块;纹波消除模块,与负载串联,用以滤除输入电流的纹波;当所述变化检测信号表征输入电流快速变化时,所述纹波消除模块接收所述电流调整信号,通过改变纹波消除模块控制端的电压,来调整流经负载的电流,以适应输入电流的快速变化。
2.根据权利要求1所述的纹波消除电路,其特征在于:所述的输入变化检测模块将接收到的所述待检测信号与第一阈值电压进行比较,得到所述变化检测信号,当所述待检测信号大于所述第一阈值电压时,则所述变化检测信号表征输入电流快速变化,此时,所述的输入变化检测模块向纹波消除模块输出电流调整信号;经纹波消除模块调整流经负载的电流,则所述待检测信号下降,下降至第二阈值电压时,则所述的输入变化检测模块停止输出电流调整信号,所述的第二阈值电压小于所述第一阈值电压。
3.根据权利要求1所述的纹波消除电路,其特征在于:所述的输入变化检测模块将接收到的所述待检测信号与第三阈值电压进行比较,当所述待检测信号大于所述第三阈值电压时,所述输入变化检测模块开始计时,当计时达到阈值时间时,得到变化检测信号,则所述变化检测信号表征输入电流快速变化,此时,所述的输入变化检测模块向纹波消除模块输出电流调整信号,经纹波消除模块调整流经负载的电流,则所述待检测信号下降,下降至第三阈值电压时,则所述的输入变化检测模块停止输出电流调整信号。
4.根据权利要求1所述的纹波消除电路,其特征在于:所述的输入变化检测模块接收所述待检测信号,并检测所述待检测信号的电压变化率,其电压变化率为正时,所述输入变化检测模块开始计时,当计时达到阈值时间时,得到变化检测信号,所述变化检测信号表征输入电流快速变化,此时,所述的输入变化检测模块向纹波消除模块输出电流调整信号,经纹波消除模块调整流经负载的电流,当所述待检测信号的电压变化率下降至为负时,则所述的输入变化检测模块停止输出电流调整信号。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的纹波消除电路,其特征在于:所述的纹波消除模块包括调整管、第一电容、第一电流产生电路和第二电流产生电路,所述的调整管与负载串联,所述调整管的第一端与所述负载连接,其第二端接输入电压的低电位端;所述的第一电容两端分别连接所述调整管的控制端和第二端;所述第二电流产生电路与所述第一电容并联;所述第一电流产生电路,其电压输入端分别连接高电位端和低电位端,所述调整管的第一端作为第一电流产生电路的高电位端,第一电容与所述第二电流产生电路的非地公共端作为第一电流产生电路的低电位端;所述第一电流产生电路根据所述高电位端和低电位端的电压,调节第一电流产生电路所输出的电流大小;所述第一电容与所述电流源的公共端电压为所述控制端的电压,所述电流调整信号对所述第一电容进行充电。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的纹波消除电路,其特征在于:所述的待检测信号为负载和纹波消除模块组成的串联电路两端的电压或负载与纹波消除模块之公共端的电压。
7.根据权利要求4所述的纹波消除电路,其特征在于:所述的待检测信号为调整管控制端电压或第一电容两端电压。
8.根据权利要求3或4所述的纹波消除电路,其特征在于:所述的计时由计数器实现,计数器的数字表征时间,计数器的数字达到相应的阈值数字即表征计时达到阈值时间。
9.根据权利要求4所述的纹波消除电路,其特征在于:所述输入变化检测模块包括电压变化率检测电路,所述的电压变化率检测电路检测所述待检测信号的电压变化率,包括比较器,所述比较器的第一输入端接待检测信号,其第二输入端连接有第二电容和开关,第二输入端经开关连接待检测信号,所述开关的控制端接时钟信号。
10.根据权利要求9所述的纹波消除电路,其特征在于:在所述比较器的第一输入端与待检测信号之间串联有偏置电压源。
11.根据权利要求5所述的纹波消除电路,其特征在于:所述第一电容的一端经第一运放与所述调整管的控制端连接,所述第一运放的第一输入端与所述第一电容连接,第一运放的第二输入端接收表征流经调整管瞬时电流的电流采样信号,第一运放的输出端与所述调整管的控制端连接。
12.根据权利要求5所述的纹波消除电路,其特征在于:所述的纹波消除模块还包括比例调节电路,所述的比例调节电路根据所述第一电流产生电路所产生之电流和所述第二电流产生电路相比的大小,对所述第一电容充放电。
13.根据权利要求12所述的纹波消除电路,其特征在于:所述比例调节电路的输入端与所述第一电流产生电路和所述第二电流产生电路的公共端连接,所述比例调节电路的输出端与所述第一电容连接;当第一电流产生电路所产生的电流i02大于第二电流产生电路I01的电流时,比例调节电路对第一电容的充电电流为M*(i02-I01);当第一电流产生电路所产生的电流i02小于电流源I01的电流时,比例调节电路对第一电容的放电电流为N*(I01-i02)。
14.根据权利要求1所述的纹波消除电路,其特征在于:所述的纹波消除模块包括调整管、第一电容、第一电阻和第二运放,所述的调整管与负载串联,所述调整管的第一端与所述负载连接,其第二端接输入电压的低电位端;所述第二运放的第一输入端与所述调整管的第一端连接,第二运放的输出端与所述调整管的控制端连接,第一电容的一端与所述第二运放的第二输入端连接,第一电容的另一端接收表征输入电压的信号,第一电阻的一端与第二运放的第一输入端,第一电阻的另一端与调整管的第二端连接;所述第一电容和第一电阻的公共点电压为所述控制端的电压,所述电流调整信号对所述第一电容进行放电。
15.一种LED控制电路,其特征在于:包括LED驱动电路和权利要求1-14任意一种纹波消除电路,所述的LED驱动电路接收交流输入后并经整流得到输入电压给LED负载供电。
本文由 alwynchen0912 贡献 doc 文档可能在 WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT,或下载源文件到本机查看。 目 录 摘 要 ,, 错误!未定义书签。 Abstract ,, 错误!未定义书签。 1. 绪 论,, 1 1.1 引言 ,, 1 1.2 国内外研究现状及发展趋势 ,, 1 1.3 研究的内容 ,, 2 2. LED 控 制电路总体方案 ,, 4 2.1 LED 光电特性 ,, 4 2.2 LED 的驱动方式 ,, 6 2.3 电源 的设计方案 ,, 8 2.4 时间控制的设计方案 ,, 9 3. LED 控制电路设计 ,, 11 3.1 系 统的功能 ,, 11 3.2 LED 驱动设计 ,, 11 3.3 电源的设计 ,, 12 3.4 时间控制的设 计 ,, 21 3.5 总体电路设计 ,, 27 4. 结
1存在的问题我公司高压煤浆泵是化工装置气化炉生产中的重要设备,其电动机调速系统采用ABB变频器。在一次停车操作过程中,现场工艺人员反映高压煤浆泵存在自启动现象,险些造成事故。原控制原理图如图1所示。
低频纹波
低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。由于开关电源体积的限制,电解电容的容量不可能无限制地增加,导致输出低频纹波的残留,该输出纹波频率随整流电路方式的不同而不同。
一般的开关电源由AC/DC和DC/DC两部分组成。AC/DC的基本结构为整流滤波电路,它输出的直流电压中含有交流低频纹波,其频率为输入交流电源频率的二倍,幅值与电源输出功率及滤波电容容量有关,一般控制在10%以内。该交流纹波经DC/DC变换器衰减后,在开关电源输出端表现为低频噪声,其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。
低频纹波
例如:对普通24V电源来说,电压型控制DC/DC变换器的纹波抑制比一般为45~50dB,其输出端的低频交流纹波有效值为60~120mV。电流型控制DC/DC变换器的纹波抑制比稍有提高,但其输出端的低频交流纹波仍较大。若要实现开关电源的低纹波输出,则必须对低频电源纹波采取滤波措施。可采用前级预稳压和增大DC/DC变换器闭环增益来消除。
低频纹波的抑制
a、加大输出低频滤波的电感,电容参数,使低频纹波降低到所需的指标。
b、采用前馈控制方法,降低低频纹波分量。
高频纹波
高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路,在电路中,通过功率器件对输入直流电压进行高频开关变换而后整流滤波再实现稳压输出的,在其输出端含有与开关工作频率相同频率的高频纹波,其对外电路的影响大小主要和开关电源的变换频率、输出滤波器的结构和参数有关,设计中尽量提高功率变换器的工作频率,可以减少对高频开关纹波的滤波要求。
高频纹波
高频纹波的抑制
a、提高开关电源工作频率,以提高高频纹波频率,有利于抑制输出高频纹波。
b、加大输出高频滤波器,可以抑制输出高频纹波。
c、采用多级滤波。
共模纹波噪声
由于功率器件与散热器底板和变压器原、副边之间存在寄生电容,导线存在寄生电感,因此当矩形波电压作用于功率器件时,开关电源的输出端因此会产生共模纹波噪声。减小与控制功率器件、变压器与机壳地之间的寄生电容,并在输出侧加共模抑制电感及电容,可减小输出的共模纹波噪声。
共模纹波噪声
a.输出采用专门设计的EMI滤波器
b.降低开关毛刺幅度
超高频谐振噪声
超高频谐振噪声主要来源于高频整流二极管反向恢复时二极管结电容、功率器件开关时功率器件结电容与线路寄生电感的谐振,频率一般为1~10MHz,通过选用软恢复特性二极管、结电容小的开关管和减少布线长度等措施可以减少超高频谐振噪声。
超高频谐振噪声
超高频谐振噪声的抑制
通过选用软恢复特性二极管、结电容小的开关管和减少布线长度等措施可以减少超高频谐振噪声。
闭环调节控制引起的纹波噪声
开关电源都需对输出电压进行闭环控制,调节器参数设计的不适当也会引起纹波。当输出端波动时通过反馈网络进入调节器回路,可能导致调节器的自激振荡,引起附加纹波。此纹波电压一般没有固定的频率。
闭环调节控制引起的纹波噪声
闭环调节控制引起的纹波噪声的抑制
在开关直流电源中,往往因调节器参数选择不适当会引起输出纹波的增大,这部分纹波可通过以下方法进行抑制。
a、在调节器输出增加对地的补偿网络,调节器的补偿可抑制调节器自激引起的纹波增大。
b、合理选择闭环调节器的开环放大倍数和闭环调节器的参数,开环放大倍数过大有时会引起调节器的振荡或自激,使输出纹彼含量增加,过小的开环放大倍数使输出电压稳定性变差及纹波含量增加,所以调节器的开环放大倍数及闭环调节器的参数要合理选取,调试中要根据负载状况进行调节。
c、在反馈通道中不增加纯滞后滤波环节,使延时滞后降到最小,以增加闭环调节的快速性和及时性,对抑制输出电压纹波是有益的
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可以先用示波器将整个波形捕获,然后将关心的纹波部分放大来观察和测量(自动测量或光标测量均可),同时还要利用示波器的FFT功能从频域进行分析。
1.最大纹波电压。
在额定输出电压和负载电流下,输出电压的纹波(包括噪声)的绝对值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。
2. 纹波系数Y(%)。
在额定负载电流下,输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比,既y=Umrs/Uo x100%
3. 纹波电压抑制比。
在规定的纹波频率(例如50HZ)下,输入电压中的纹波电压Ui~与输出电压中的纹波电压Uo~之比,即:
纹波电压抑制比=Ui~/Uo~ 。
噪声不同于纹波。纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的0.5%以下;噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分,也用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的2%以下。2100433B
电解电容的损耗因子(其与 ESR 有关)随所施加电压的频率不同而不同。故电容的纹波承受度不简单是一个固定量,跟其纹波频率还成正相关关系。规格书目中提供的某一数值往往指的是 100 或 120 Hz 的频率,或是一些特定的频率条件下。对于其它频率情况规格书通常会提供一个转换因数。