紋波補償電路、buck型led驅(qū)動器及燈具的制作方法
【專利摘要】一種紋波補償電路、BUCK型LED驅(qū)動器以及燈具，其包括：BUCK變換電路、紋波電流檢測模塊、紋波電流調(diào)整模塊以及控制電路；BUCK變換電路連接電源以及LED燈，紋波電流檢測模塊連接BUCK變換電路，紋波電流調(diào)整模塊連接紋波電流檢測模塊，控制電路連接紋波電流調(diào)整模塊以及BUCK變換電路；紋波電流檢測模塊用于檢測電路中的紋波電流；紋波電流調(diào)整模塊用于對紋波電流進行調(diào)整；控制電路用于保持電流的恒定。本發(fā)明能夠?qū)﹄娐分械碾姼屑y波電流進行補充，并且延長燈具的壽命，穩(wěn)定性更高，體積更小。
【專利說明】紋波補償電路、BUCK型LED驅(qū)動器及燈具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及補償電路，尤其涉及紋波補償電路、BUCK型LED驅(qū)動器以及燈具。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的LED驅(qū)動電源中BUCK電路后級采用LC濾波，驅(qū)動電源工作時，其輸出電壓由微小的紋波和較大的直流分量構(gòu)成。由于LED的電流電壓特性是非線性的，只要正向電壓有變化，都會引起較大的正向電流變化，而且LED的亮度與電流大小密切相關(guān)。當(dāng)電源驅(qū)動LED工作時，這個紋波電壓將引起LED上較大的紋波電流。增大LC電路中的濾波電容(通常為電解電容)可減小LED的紋波電流。但是，隨著電容容量的增大，導(dǎo)致電源體積和重量增加，影響電源的小型化和集成化，更重要的是，實際應(yīng)用中的電解電容壽命成為限制LED驅(qū)動電源壽命的主要原因。在實際LED照明應(yīng)用環(huán)境下，電解電容的壽命通常小于一萬小時，與LED的理論長壽命(十萬小時左右)形成鮮明對比，成為LED燈具可靠性的短板。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提出一種紋波補償電路、BUCK型LED驅(qū)動器以及燈具，其能夠減小電路中的紋波電流并且保持電源較小的體積，還能夠延長燈具的壽命。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種BUCK型LED驅(qū)動器的紋波補償電路，其包括:紋波電流檢測模塊，其用于檢測電路中的紋波電流，其包括:第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端；以及紋波電流調(diào)整模塊，其用于對紋波電流進行調(diào)整，其包括:第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，紋波電流調(diào)整模塊的第一輸入端連接紋波電流檢測模塊的第一輸出端，紋波電流調(diào)整模塊的第二輸入端連接紋波電流檢測模塊的第二輸出端，紋波電流調(diào)整模塊的輸出端連接紋波電流檢測模塊的第一輸入端。第一電阻、第二電阻、第一運算放大器、第一電容以及第二電容，第一電阻連接在紋波電流檢測模塊的第一輸入端以及第一運算放大器的反相端之間，第二電阻連接在紋波電流檢測模塊的第二輸入端以及第一運算放大器的同相端之間，第一電容的一端連接第一運算放大器的同相端，第一電容的另一端接地，紋波電流檢測模塊的第二輸出端連接第一電容的另一端，第二電容連接在第一運算放大器的反相端以及第一輸出端之間。
[0005]優(yōu)選地，第一電容以及第二電容為固體電容。
[0006]優(yōu)選地，紋波電流調(diào)整模塊包括波紋放大單元以及第一開關(guān)管，波紋放大單元包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端，第一開關(guān)管包括控制端、輸入端以及輸出端，波紋放大單元的第一輸入端以及第二輸入端分別連接紋波電流調(diào)整模塊的第一輸入端以及第二輸入端，波紋放大單元的第一輸出端連接第一開關(guān)管的控制端，波紋放大單元的第二輸出端連接第一開關(guān)管的輸入端，第一開關(guān)管的輸出端連接紋波電流調(diào)整模塊的輸出端。
[0007]優(yōu)選地，波紋放大單元包括第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻以及第二運算放大器，第三電阻連接在波紋放大單元的第一輸入端以及第二運算放大器之間的同相端之間，第四電阻連接在波紋放大單元的第二輸入端以及第二運算放大器之間的反相端之間，第五電阻連接在波紋放大單元的第二輸入端以及第二輸出端之間，第六電阻連接在第二運算放大器的反相端以及波紋放大單元的第二輸出端之間。
[0008]優(yōu)選地，第一開關(guān)管為三極管，三極管的基極為第一開關(guān)管的控制端，三極管的集電極為第一開關(guān)管的輸入端，三極管的發(fā)射極為第一開關(guān)管的輸出端。
[0009]本發(fā)明還提出一種BUCK型LED驅(qū)動器，BUCK變換電路，其用于對輸入電壓進行變換，其包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、第二輸出端以及一電感，BUCK變換電路的第一輸入端連接電源，BUCK變換電路的第二輸出端連接負(fù)載的一端，電感的一端連接BUCK變換電路的第一輸出端，電感的另一端連接BUCK變換電路的第二輸出端；控制電路，其用于保持電流的恒定，其包括采樣端以及輸出端，控制電路的采樣端連接負(fù)載的另一端，控制電路的輸出端連接BUCK變換電路的第二輸入端；以及如上所述的紋波補償電路，紋波補償電路的紋波電流檢測模塊的第一輸入端連接BUCK變換電路的第一輸出端，紋波補償電路的紋波電流檢測模塊的第二輸入端連接BUCK變換電路的第二輸出端，紋波補償電路的紋波電流調(diào)整模塊的輸出端連接BUCK變換電路的第一輸出端。
[0010]優(yōu)選地，BUCK變換電路包括:第五電阻、第六電阻、第二開關(guān)管、電感以及續(xù)流二極管；第五電阻以及第六電阻依次串聯(lián)在BUCK變換電路的第二輸入端以及第一輸入端之間，第二開關(guān)管包括控制端、輸入端以及輸出端，第二開關(guān)管的控制端連接第五電阻以及第六電阻的連接處，第二開關(guān)管的輸入端連接BUCK變換電路的第一輸入端，第二開關(guān)管的輸出端連接BUCK變換電路的第一輸出端，續(xù)流二極管的陰極連接第二開關(guān)管的輸出端，續(xù)流二極管的陽極接地。
[0011]優(yōu)選地，第二開關(guān)管為MOS管，MOS管的柵極為開關(guān)管的控制端，MOS管的源極為開關(guān)管的輸入端，MOS管的漏極為開關(guān)管的輸出端。
[0012]本發(fā)明還提出一種燈具，其包括上所述的BUCK型LED驅(qū)動器。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明的紋波補償電路、BUCK型LED驅(qū)動器以及燈具，通過運算放大器組成差動積分電路以及三極管組成的功能電路對電感紋波的電流的補償，能夠使得產(chǎn)品的壽命更長，穩(wěn)定性更好，并且保持較小的體積。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為BUCK型LED驅(qū)動器紋波補償電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]其中，附圖標(biāo)記說明如下:紋波補償電路I紋波電流檢測模塊11第一電阻Rl第二電阻R2第一運算放大器Ul第一電容Cl第二電容C2紋波電流調(diào)整模塊12波紋放大單元121第三電阻R3第四電阻R4第五電阻R5第六電阻R6第二運算放大器U2第一開關(guān)管Ql BUCK變換電路2第五電阻R5第六電阻R6第二開關(guān)管Q2電感LI續(xù)流二極管D3控制電路3負(fù)載4第一 LED燈Dl第二 LED燈D2。

【具體實施方式】
[0016]為了進一步說明本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)說明。
[0017]紋波補償電路實施例
本發(fā)明提出一種紋波補償電路，其包括:紋波電流檢測模塊11以及紋波電流調(diào)整模塊12。紋波電流檢測模塊11用于檢測電路中的紋波電流，紋波電流調(diào)整模塊12用于對紋波電流進行調(diào)整。
[0018]紋波電流檢測模塊11包括:第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端。紋波電流調(diào)整模塊12包括:第一輸入端、第二輸入端以及輸出端。紋波電流調(diào)整模塊12的第一輸入端連接紋波電流檢測模塊11的第一輸出端，紋波電流調(diào)整模塊12的第二輸入端連接紋波電流檢測模塊11的第二輸出端，紋波電流調(diào)整模塊12的輸出端連接紋波電流檢測模塊11的第一輸入端。
[0019]紋波電流檢測模塊11包括:第一電阻R1、第二電阻R2、第一運算放大器U1、第一電容Cl以及第二電容C2。第一電阻Rl連接在紋波電流檢測模塊11的第一輸入端以及第一運算放大器Ul的反相端之間。第二電阻R2連接在紋波電流檢測模塊11的第二輸入端以及第一運算放大器Ul的同相端之間。第一電容Cl的一端連接第一運算放大器Ul的同相端，第一電容Cl的另一端接地，紋波電流檢測模塊11的第二輸出端連接第一電容Cl的另一端。第二電容C2連接在第一運算放大器Ul的反相端以及紋波電流檢測模塊11的第一輸出端之間。
[0020]紋波電流調(diào)整模塊12包括波紋放大單元121以及第一開關(guān)管Ql。波紋放大單元121包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端。第一開關(guān)管Ql包括控制端、輸入端以及輸出端。波紋放大單元121的第一輸入端以及第二輸入端分別連接紋波電流調(diào)整模塊12的第一輸入端以及第二輸入端。波紋放大單兀121的第一輸出端連接第一開關(guān)管Ql的控制端，波紋放大單元121的第二輸出端連接第一開關(guān)管Ql的輸入端。第一開關(guān)管Ql的輸出端連接紋波電流調(diào)整模塊12的輸出端。
[0021]波紋放大單元121包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6以及第二運算放大器U2。第三電阻R3連接在波紋放大單元121的第一輸入端以及第二運算放大器U2之間的同相端之間。第四電阻R4連接在波紋放大單元121的第二輸入端以及第二運算放大器U2之間的反相端之間。第五電阻R5連接在波紋放大單元121的第二輸入端以及第一開關(guān)管Ql的輸入端之間。第六電阻R6連接在第二運算放大器U2的反相端以及第一開關(guān)管Ql的輸入端之間。第一開關(guān)管Ql的輸出端連接紋波電流調(diào)整模塊12的輸出端。該紋波電流調(diào)整模塊12都是使用基本電子元件，易于實現(xiàn)，具有實際應(yīng)用價值。
[0022]本實施例中，第一電容Cl以及第二電容C2為固體電容，比如鉭電容等。固體電容為能量密度較小的新型長壽型電容，這樣就可以取代電解電容，即可以保證LED燈具的壽命，也使得電源保持小型化和集成化。
[0023]本實施例中，第一開關(guān)管Ql為三極管，三極管的基極為第一開關(guān)管Ql的控制端，三極管的集電極為第一開關(guān)管Ql的輸入端，三極管的發(fā)射極為第一開關(guān)管Ql的輸出端。在其它實施例中，也可以用MOS管來代替三極管。
[0024]該紋波補償電路I通過采用固態(tài)電容、運算放大器組成差動積分電路以及三極管組成的功能電路能夠?qū)崿F(xiàn)電感紋波的電流的補償，并且穩(wěn)定性更好，更易于實現(xiàn)。
[0025]BUCK型LED驅(qū)動器實施例
本發(fā)明還提出一種BUCK型開關(guān)電源，其包括:如上所述的紋波補償電路1、BUCK變換電路2以及控制電路3。
[0026]紋波補償電路I用于對電路中的紋波電流進行補償，BUCK變換電路2用于對輸入電壓進行變換，控制電路3用于保持電流的恒定。
[0027]BUCK變換電路2包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端?？刂齐娐?包括采樣端以及輸出端。BUCK變換電路22的第一輸入端連接電源，BUCK變換電路22的第二輸出端連接負(fù)載的一端。紋波補償電路I的紋波電流檢測模塊11的第一輸入端連接BUCK變換電路2的第一輸出端，紋波補償電路I的紋波電流檢測模塊11的第二輸入端連接BUCK變換電路2的第二輸出端，紋波補償電路I的紋波電流調(diào)整模塊12的輸出端連接BUCK變換電路2的第一輸出端?？刂齐娐?的采樣端連接負(fù)載4的另一端，控制電路3的輸出端連接BUCK變換電路2的第二輸入端。
[0028]BUCK變換電路2包括:第五電阻R5、第六電阻R6、第二開關(guān)管Q2、電感L1、續(xù)流二極管D3以及電感LI。第五電阻R5以及第六電阻R6依次串聯(lián)在BUCK變換電路2的第二輸入端以及第一輸入端之間。第二開關(guān)管Q2包括控制端、輸入端以及輸出端，第二開關(guān)管Q2的控制端連接第五電阻R5以及第六電阻R6的連接處，第二開關(guān)管Q2的輸入端連接BUCK變換電路2的第一輸入端,第二開關(guān)管Q2的輸出端連接BUCK變換電路2的第一輸出端。電感LI的一端連接BUCK變換電路2的第一輸出端，電感LI的另一端連接BUCK變換電路2的第二輸出端。續(xù)流二極管D3的陰極連接第二開關(guān)管Q2的輸出端，續(xù)流二極管D3的陽極接地。
[0029]控制電路，其用于保持電流的恒定，其包括采樣端以及輸出端?？刂齐娐返牟蓸佣诉B接負(fù)載的另一端，控制電路的輸出端連接BUCK變換電路的第二輸入端。
[0030]本實施例中，控制電路設(shè)有輸出PWM脈沖的單片機(未圖示)。
[0031]本實施例中，第二開關(guān)管Q2為MOS管，MOS管的柵極為開關(guān)管的控制端，MOS管的源極為開關(guān)管的輸入端，MOS管的漏極為開關(guān)管的輸出端。在其它實施例中，也可以用三極管來代替MOS管。
[0032]該BUCK型開關(guān)電源采用了紋波補償電路后，能夠使得其體積更小，使用壽命也更長。
[0033]燈具實施例
本發(fā)明還提出一種燈具，其包括如上所述的BUCK型開關(guān)電源以及負(fù)載4。
[0034]負(fù)載4包括:第一二極管D1、第二二極管D2、第七電阻R7以及第八電阻R8。第一二極管Dl以及第二二極管D2依次串聯(lián)在負(fù)載4的一端以及另一端之間。第七電阻R7以及第八電阻R8并聯(lián)，第七電阻R7的一端連接LED燈的陰極，第七電阻R7的另一端接地。第七電阻R7的一端連接控制電路3的采樣端?？刂齐娐?的輸出端輸出PWM，使得第二開關(guān)管Q2打開或者關(guān)閉，從而保持電路中的電流恒定。
[0035]下面結(jié)合圖1來詳細(xì)說明本發(fā)明的工作原理。
[0036]PWM為占空比可調(diào)的PWM信號，CS為采樣電壓輸入端，通過檢測第七電阻R7以及第八電阻R8上的電壓控制PWM的占空比，從而使得使LED上的電流保持恒定。同時，通過觀測電感LI兩端的電壓來檢測紋波電流，根據(jù)電感LI的電壓和電流的關(guān)系，電感LI的兩端的電壓和電流變化率成正比，這個比例系數(shù)為電感值LI。紋波電流檢測模塊11由第一運算放大器U1、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容Cl以及第二電容C2組成差動積分電路，第一運算放大器Ul的輸出電壓值和電感LI的紋波電流成正比。第二運算放大器U2及其外圍電路一起組成紋波放大電路，對電感LI上的紋波電流的變化量進行放大，從而控制三極管Ql的導(dǎo)通狀態(tài)，實現(xiàn)三極管Ql的導(dǎo)通電流對電感紋波電流的補償。調(diào)整第二運算放大器U2的周邊電路的參數(shù)，可以實現(xiàn)對電感LI的紋波電流的完全補償。
[0037]在其他實施例中，二極管的數(shù)量可以根據(jù)實際場合的需求進行設(shè)置。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明的紋波補償電路、BUCK型LED驅(qū)動器以及燈具，通過運算放大器組成差動積分電路以及三極管組成的功能電路對電感紋波的電流的補償，能夠使得產(chǎn)品的壽命更長，穩(wěn)定性更好，并且保持較小的體積。
[0039]以上僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，并非限制本發(fā)明的保護范圍，凡運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種BUCK型LED驅(qū)動器的紋波補償電路，其特征在于，其包括: 紋波電流檢測模塊，其用于檢測電路中的紋波電流，其包括:第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端；以及 紋波電流調(diào)整模塊，其用于對所述紋波電流進行調(diào)整，其包括:第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，所述紋波電流調(diào)整模塊的第一輸入端連接所述紋波電流檢測模塊的第一輸出端，所述紋波電流調(diào)整模塊的第二輸入端連接所述紋波電流檢測模塊的第二輸出端，所述紋波電流調(diào)整模塊的輸出端連接所述紋波電流檢測模塊的第一輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的紋波補償電路，其特征在于，所述紋波電流檢測模塊包括:第一電阻、第二電阻、第一運算放大器、第一電容以及第二電容，所述第一電阻連接在所述紋波電流檢測模塊的第一輸入端以及第一運算放大器的反相端之間，所述第二電阻連接在所述紋波電流檢測模塊的第二輸入端以及第一運算放大器的同相端之間，所述第一電容的一端連接所述第一運算放大器的同相端，所述第一電容的另一端接地，所述紋波電流檢測模塊的第二輸出端連接所述第一電容的另一端，所述第二電容連接在所述第一運算放大器的反相端以及第一輸出端之間。
3.如權(quán)利要求2所述的紋波補償電路，所述第一電容以及第二電容為固體電容。
4.如權(quán)利要求1所述的紋波補償電路，其特征在于，所述紋波電流調(diào)整模塊包括波紋放大單兀以及第一開關(guān)管，所述波紋放大單兀包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端，所述第一開關(guān)管包括控制端、輸入端以及輸出端，所述波紋放大單元的第一輸入端以及第二輸入端分別連接所述紋波電流調(diào)整模塊的第一輸入端以及第二輸入端，所述波紋放大單元的第一輸出端連接所述第一開關(guān)管的控制端，所述波紋放大單元的第二輸出端連接所述第一開關(guān)管的輸入端，所述第一開關(guān)管的輸出端連接所述紋波電流調(diào)整模塊的輸出端。
5.如權(quán)利要求4所述的紋波補償電路，其特征在于，所述波紋放大單元包括第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻以及第二運算放大器，所述第三電阻連接在所述波紋放大單元的第一輸入端以及第二運算放大器之間的同相端之間，所述第四電阻連接在所述波紋放大單元的第二輸入端以及第二運算放大器之間的反相端之間，所述第五電阻連接在所述波紋放大單元的第二輸入端以及第二輸出端之間，所述第六電阻連接在所述第二運算放大器的反相端以及所述波紋放大單元的第二輸出端之間。
6.如權(quán)利要求4所述的紋波補償電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管為三極管，所述三極管的基極為所述第一開關(guān)管的控制端，所述三極管的集電極為所述第一開關(guān)管的輸入端，所述三極管的發(fā)射極為所述第一開關(guān)管的輸出端。
7.一種BUCK型LED驅(qū)動器，其特征在于， BUCK變換電路,其用于對輸入電壓進行變換，其包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、第二輸出端以及一電感，所述BUCK變換電路的第一輸入端連接電源，所述BUCK變換電路的第二輸出端連接負(fù)載的一端，所述電感的一端連接所述BUCK變換電路的第一輸出端，所述電感的另一端連接所述BUCK變換電路的第二輸出端； 控制電路，其用于保持電流的恒定，其包括采樣端以及輸出端，所述控制電路的采樣端連接所述負(fù)載的另一端，所述控制電路的輸出端連接所述BUCK變換電路的第二輸入端；以及 如權(quán)利要求1至6任意一項所述的紋波補償電路，所述紋波補償電路的紋波電流檢測模塊的第一輸入端連接所述BUCK變換電路的第一輸出端，所述紋波補償電路的紋波電流檢測模塊的第二輸入端連接所述BUCK變換電路的第二輸出端，所述紋波補償電路的紋波電流調(diào)整模塊的輸出端連接所述BUCK變換電路的第一輸出端。
8.如權(quán)利要求7所述的BUCK型LED驅(qū)動器，其特征在于，所述BUCK變換電路包括:第五電阻、第六電阻、第二開關(guān)管、電感以及續(xù)流二極管；所述第五電阻以及第六電阻依次串聯(lián)在所述BUCK變換電路的第二輸入端以及第一輸入端之間，所述第二開關(guān)管包括控制端、輸入端以及輸出端，所述第二開關(guān)管的控制端連接所述第五電阻以及第六電阻的連接處，所述第二開關(guān)管的輸入端連接所述BUCK變換電路的第一輸入端，所述第二開關(guān)管的輸出端連接所述BUCK變換電路的第一輸出端，所述續(xù)流二極管的陰極連接所述第二開關(guān)管的輸出端，所述續(xù)流二極管的陽極接地。
9.如權(quán)利要求8所述的BUCK型LED驅(qū)動器，其特征在于，所述第二開關(guān)管為MOS管，所述MOS管的柵極為所述開關(guān)管的控制端，所述MOS管的源極為所述開關(guān)管的輸入端，所述MOS管的漏極為所述開關(guān)管的輸出端。
10.一種燈具，其特征在于，其包括如權(quán)利要求7至9任意一項所述的BUCK型LED驅(qū)動器。
【文檔編號】H05B37/02GK104427702SQ201310399726
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】周明杰, 張飛 申請人:深圳市海洋王照明工程有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司