波纹抑制器制造技术

一种波纹抑制器，包含功率晶体管、电流检测电阻、运算放大器、控制信号产生电路和反馈控制电路。该功率晶体管具有漏极、源极和栅极。该栅极的一栅极电压可控制流经该漏极与该源极的一漏源电流。该电流检测电阻连接于该源极与一接地线之间，用以提供一电流检测信号。该运算放大器，具有二个输入端，分别接收该电流检测信号与一稳定控制信号。该运算放大器控制该栅极，使该电流检测信号大约等于该稳定控制信号。该控制信号产生电路连接至该漏极，对该漏极的一漏极电压提供低通滤波，以产生该稳定控制信号。该反馈控制电路连接至该控制信号产生电路，用以检测该栅极电压，通过该控制信号产生电路影响该稳定控制信号，以使该栅极电压符合一预设条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一抑制电流波纹的装置，尤指可以防止驱动电流的晶体管进入线性区的波纹抑制器(ripplesuppressor)。
技术介绍
因为高发光效率以及低电能损耗，发光二极管(lightemittingdiode，LED)已经广泛地应用来做为照明光源。现有技术中，LED的驱动电路仅仅使用单一一级的功率校正(powerfactorcorrection，PFC)电压转换器，来驱动LED。但是，单一级PFC电压转换器往往产生很高的输出波纹(outputripple)。一种降低此波纹的方法，是在输出端挂上一个电容值非常大的输出电容，其往往就是一个电解电容(electrolytecapacitor)。如同本领域技术人员所知的，电解电容体积庞大、寿命短，所以也大幅地缩短整个LED的驱动电路的寿命。为了可以不用使用电解电容作为输出电容，现有技术中提出了波纹抑制器，来稳定流经LED的电流。图1为现有技术中的一LED电源系统10，包含有一桥式整流器12、一降压转换器(buckconverter)14、一发光二极管(LED)16、以及一波纹抑制器18，彼此的连接如图1所示。降压转换器(buckconverter)14可以作为一PFC装置，可提供稳定的平均输出电流。图2A、2B分别显示现有技术中的波纹抑制器18a与18b。每一个波纹抑制器中都有驱动LED的NMOS晶体管(Mna、Mnb)，其栅极上的栅极电压大约是将漏极电压低通滤波后而产生的一稳定结果。利用稳定的栅极电压，使NMOS晶体管所产生的漏源电流IDS大约为定值，达到电流波纹抑制的目的。
技术实现思路
实施例揭示一种波纹抑制器，包含有一功率晶体管、一电流检测电阻、一运算放大器、一控制信号产生电路、以及一反馈控制电路。该功率晶体管，具有一漏极、一源极以及一栅极。该栅极的一栅极电压可控制流经该漏极与该源极的一漏源电流。该电流检测电阻连接于该源极与一接地线之间，用以提供一电流检测信号。该运算放大器，具有二个输入端，分别接收该电流检测信号与一稳定控制信号。该运算放大器控制该栅极，使该电流检测信号大约等于该稳定控制信号。该控制信号产生电路连接至该漏极，对该漏极的一漏极电压提供低通滤波，以产生该稳定控制信号。该反馈控制电路连接至该控制信号产生电路，用以检测该栅极电压，通过该控制信号产生电路影响该稳定控制信号，以使该栅极电压符合一预设条件。附图说明图1为现有技术中的一LED电源系统。图2A、2B分别显示现有技术中的波纹抑制器。图3显示了另一波纹抑制器。图4显示了在图1中的波纹抑制器18采用图3中的波纹抑制器18d时，输出电压VOUT、漏极电压VD以及栅极电压VG的波形。图5显示依据本专利技术所实施的波纹抑制器。图6显示栅极电压VG的波形。图7显示了依据本专利技术所实施的波纹抑制器。图8A、8B显示依据本专利技术所实施的二个波纹抑制器。图9A-9C显示三个波纹抑制器。附图符号说明10LED电源系统12桥式整流器14降压转换器16发光二极管18、18a、18b、18d、18e、18f、18g、18k、18m、18n波纹抑制器22低通滤波器24除法器26定电流控制器28跨导器29阴影区30反馈控制电路32除数控制器34、35、36比较器40波峰检测器42波谷检测器43反馈控制电路44电容45跨导器62偏移电路CF滤波电容IDS漏源电流Mna、Mnb、Mnd、Mne、Mnf、Mng、Mnh、Mnk、Mnm、MnnNMOS晶体管N除数OP1运算放大器RDS导通电阻Rf电阻Rs电流检测电阻VAVG平均电压VD漏极电压VDS漏源电压VG栅极电压VG-PEAK波峰VG-VLY波谷VOS偏移电压VOUT输出电压VS电流检测信号VSET电流设定电压VTAR预设值VTH-HH、VTH-HL、VTH-L预设值具体实施方式在本说明书中，有一些相同的符号，其表示具有相同或是类似的结构、功能、原理的元件，且为本领域技术人员可以依据本说明书的教导而推知。为说明书的简洁度考量，相同的符号的元件将不再重述。图2A、2B中的波纹抑制器18a与18b，其抑制波纹的成效仰赖NMOS晶体管(Mna、Mnb)操作于饱和状态时，其漏源电流IDS对漏源电压VDS的相关性。理想的NMOS晶体管，在饱和时，漏源电流IDS是跟漏源电压VDS无关的。只是，越接近理想的NMOS晶体管，成本当然也就越高。图3显示了另一波纹抑制器18d，其包含有电阻Rf、低通滤波器22、除法器24、与定电流控制器26，其中电阻Rf并非必要元件，可视应用情况增减，相同的情况于以下各图的实施例亦相同，不再赘述。波纹抑制器18d中的NMOS晶体管Mnd，其漏源电流IDS对漏源电压VDS的相关性，大致不会影响波纹抑制的成效。低通滤波器22包含有跨导器(transconductor)28与滤波电容CF。低通滤波器22大约对漏极电压VD低通滤波，在滤波电容CF上产生平均电压VAVG，作为一滤波后信号。除法器24对以平均电压VAVG除以一除数N，产生一稳定控制信号，也就是电流设定电压VSET。低通滤波器22与除法器24一起可以视为一控制信号产生电路，用来产生电流设定电压VSET这样的一个稳定控制信号。定电流控制器26包含有NMOS晶体管Mnd、运算放大器OP1、与电流检测电阻Rs。运算放大器OP1产生栅极电压VG，控制NMOS晶体管Mnd的栅极。运算放大器OP1的二个输入端分别接收电流设定电压VSET与电流检测信号VS。定电流控制器26提供一负反馈控制，意图使电流检测信号VS等于电流设定电压VSET。当NMOS晶体管Mnd操作于饱和模式时，漏源电流IDS大约会稳定地等于一定电流，其值为电流设定电压VSET除以检测电阻Rs的电阻值，并不会受NMOS晶体管Mnd的漏源电流IDS对漏源电压VDS的相关性所影响。图4显示了在图1中的波纹抑制器18采用图3中的波纹抑制器18d时，输出电压VOUT、漏极电压VD以及栅极电压VG的波形。当图1中的输出电容COUT减少时，输出电压VOUT、漏极电压VD以及栅极电压VG的波形会从图4中的左半部，变成右半部。因为输出电容COUT减少，所以输出电压VOUT上下变化范围增大了。图4的右半部也显示了阴影区29，其中漏极电压VD已经太低了，造成定电流控制器26的NMOS晶体管Mnd离开饱和模式而进入线性模式，无法提供一定电流。操作在阴影区29时，意味着LED16亮度变暗。换言之，图4的右半部隐含着闪烁的问题(flickering)。图5显示依据本专利技术所实施的波纹抑制器18e。与图3的波纹抑制器18d不同的，波纹抑制器18e增加有一反馈控制电路30。反馈控制电路30检测栅极电压VG，通过控制除法器24中的除数N，来影响电流设定电压VSET，以使栅极电压VG符合一预设条件。在图5中，这预设条件是栅极电压VG的波峰VG-PEAK介于预设值VTH-HH与VTH-HL之间，而栅极电压VG的波谷VG-VLY大致不低于预设值VTH-L，如同图6所示。举例来说，预设值VTH-HH、VTH-HL与VTH-L，分别是10V、8V与3V。反馈控制电路30包含有波峰检测器40与波谷检测器42，都用来检测栅极电压VG，分别产生波峰VG-PEAK与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波纹抑制器，包含有：一功率晶体管，具有一漏极、一源极以及一栅极，该栅极的一栅极电压可控制流经该漏极与该源极的一漏源电流；一电流检测电阻，连接于该源极与一接地线之间，用以提供一电流检测信号；一运算放大器，具有二个输入端，分别接收该电流检测信号与一稳定控制信号，该运算放大器控制该栅极，使该电流检测信号大约等于该稳定控制信号；一控制信号产生电路，连接至该漏极，对该漏极的一漏极电压提供低通滤波，以产生该稳定控制信号；以及一反馈控制电路，连接至该控制信号产生电路，用以检测该栅极电压，通过该控制信号产生电路影响该稳定控制信号，以使该栅极电压符合一预设条件。

【技术特征摘要】
1.一种波纹抑制器，包含有：一功率晶体管，具有一漏极、一源极以及一栅极，该栅极的一栅极电压可控制流经该漏极与该源极的一漏源电流；一电流检测电阻，连接于该源极与一接地线之间，用以提供一电流检测信号；一运算放大器，具有二个输入端，分别接收该电流检测信号与一稳定控制信号，该运算放大器控制该栅极，使该电流检测信号大约等于该稳定控制信号；一控制信号产生电路，连接至该漏极，对该漏极的一漏极电压提供低通滤波，以产生该稳定控制信号；以及一反馈控制电路，连接至该控制信号产生电路，用以检测该栅极电压，通过该控制信号产生电路影响该稳定控制信号，以使该栅极电压符合一预设条件。2.根据权利要求1所述的该波纹抑制器，其中，该控制信号产生电路包含有：一低通滤波器，将该漏极电压低通滤波，产生一滤波后信号；以及一除法器，将该滤波后信号除以一除数，以产生该稳定控制信号；其中，该反馈控制电路控制该除数。3.根据权利要求1所述的该波纹抑制器，其中，该控制信号产生电路包含有：一除法器，将该漏极电压除以一除数，以产生一中间信号；以及一低通滤波器，将该中间信号低通滤波，产生该稳定控制信号；其中，该反馈控制电路控制该除数。4.根据权利要求1所述的该波纹抑制器，其中，该控制信号产生电路包含有：一偏移电路，用以提供一偏移电压；其中，该反馈控制电路控制该偏移电压。5.根据权利要求4所述的该波纹抑制器，其中，该控制信号产生电路还包含有一低通滤波器，连接至该运算放大器，该偏移电路连接于该低通滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敬赞，区威文，卢建君，
申请(专利权)人：通嘉科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71