一种基于有源纹波补偿的LED驱动电路制造技术

本发明专利技术提出一种有源纹波补偿BUCK型LED驱动电路，纹波补偿电路输出的电流纹波与所述BUCK电路输出电感上的电流纹波波形上大小相等，极性相反，使得BUCK电路的输出端无需使用大容量电解电容，所需要的小容量电容可以采用能量密度较小的新型长寿命电容，利用有源补偿技术抑制输出纹波电流。由于取消电解电容的使用，可以使电路寿命增长，稳定性提高，便于集成，电路易小型化。

A LED drive circuit based on active ripple compensation

The invention provides an active ripple compensation type BUCK LED drive circuit, equal ripple current output ripple compensation circuit and the output circuit BUCK on the inductor current ripple waveform on the opposite polarity, so that the output end of the BUCK circuit without using a large capacity electrolytic capacitor, long-life capacitor small capacity capacitor the need to be using the energy density smaller, suppress the output ripple current using active compensation technology. Because of the abolition of the electrolytic capacitor, the circuit life can be increased, the stability is improved, the integration is easy to be integrated, and the circuit is easy to be miniaturized.

【技术实现步骤摘要】
一种基于有源纹波补偿的LED驱动电路
本专利技术属于LED照明
，具体涉及一种基于有源纹波补偿的LED驱动电路。
技术介绍
LED具有高效节能、绿色环保、寿命长等优点，受到人们的广泛关注，若能以LED照明取代目前低效率、高耗能的传统照明，将缓解当前越来越紧迫的能源短缺和环境恶化问题。由于LED自身的光电特性需要用专门的电源来驱动LED。目前，LED驱动电源主要采用开关电源，开关电源输出电流纹波较大，纹波会对LED的发光效率、寿命、色温等产生不利的影响。开关电源普遍采用电解电容滤波，而电解电容寿命严重影响了LED驱动电源的可靠性。因此减少电解电容的使用，减小输出电流纹波对于发展LED照明事业具有重大意义。传统的LED驱动电路如图1所示，采用BUCK电路进行驱动，BUCK电路也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。对于BUCK电路采用LC滤波，电路稳态工作时，输出电压由微小的纹波和较大的直流分量组成。当驱动LED时，纹波电压将引起较大的LED纹波电流。增大滤波电容可减小LED的纹波电流。但是，电容容量的增大，导致电源体积和重量增加，影响电源的小型化和集成化，更重要的是，电解电容成为限制LED驱动电源寿命的主要因素。在LED照明应用环境下，电解电容的寿命不超过10000h，与LED的长寿命(100000h左右)难以匹配。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出将开关电源与线性电源相融合的新型电源，该电源利用开关电源实现高效率的能量传递，同时利用线性电源抑制输出电流纹波来替代电解电容滤波。该新型电源的输出纹波小，无大容量电解电容，多采用半导体元件和集成芯片，易实现小型化和集成化，提高了驱动电源的可靠性。本专利技术的技术方案如下：一种LED驱动电路，包括DC-DC电路和纹波补偿电路，所述DC-DC电路用于提供所述LED的驱动电流，其特征在于，所述纹波补偿电路用于对所述驱动电流进行纹波补偿。所述DC-DC电路的输出端没有滤波电容，所述纹波补偿电路使得所述驱动电流为不含纹波成分的直流。所述DC-DC电路为BUCK电路，所述纹波补偿电路输出的电流纹波与所述BUCK电路输出电感上的电流纹波波形上大小相等，极性相反。所述输出电感的输出端串联一只采样电阻R，通过对所述电阻R上的电流进行采样反馈，实现对所述输出电感上的电流进行纹波补偿。所述BUCK电路包括MOS管S、二极管D、电感L2，所述MOS管的漏极接输入电源正极，所述MOS管的源极接二极管D的阴极，所述二极管D的阳极接输入电源负极，所述电感L2的一端接所述二极管D的阴极，另一端接所述纹波补偿电路的输入端，所述纹波补偿电路的输出端接所述LED的阳极，所述LED的阴极接输入电源负极。所述纹波补偿电路包括采样电阻Rs、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻Rc、电容C1、电容C2、放大器A1、PNP三极管Q1、NPN三极管Q2，所述电阻Rs的一端接所述电感L2的另一端，所述电阻Rs的另一端接所述LED的阳极；所述电阻Rs的一端通过电容C1和电阻R1接放大器A1的反相输入端，所述电阻Rs的另一端通过电阻R2接放大器A1的同相输入端；所述三极管Q1的集电极接-12V电源，三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极连接在一起，连接点作为推挽输出；三极管Q2的集电极接输入电源负极，三极管Q1和Q2的基极都与所述放大器A1的输出端连接；电阻R3一端连接所述推挽输出，另一端连接放大器A1的反相输入端，电容C2一端连接放大器A1的同相输入端，另一端接输入电源负极；电阻Rc一端接推挽输出，另一端接所述LED的阳极。本专利技术具有以下优点：本专利技术采用有源纹波补偿电路可以将输出电感电流纹波完全补偿，使得电路输出恒定的直流。这种新型LED驱动电源无大电解电容，输出纹波小，电路的可靠性和使用寿命都能大幅提高，这对于LED照明发展具有重大的意义。附图说明图1是传统BUCK电路图；图2是有源纹波补偿BUCK型原理图；图3是有源纹波补偿原理波形图；图4是有源纹波补偿BUCK型电路图；图5是LED照明供电系统结构图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术进行说明，各实施例仅用于说明本专利技术的技术方案，而非对其限制。本专利技术提出的有源纹波补偿Buck电路拓扑结构如图2所示．开关管S、电感L和续流二极管D组成无电解电容的Buck型主电路，工作于连续导通模式;三极管T处于放大状态对电感纹波电流进行补偿，使得通过LED灯组的电流为直流。设主电路电感电流iL和三极管T的补偿电流iC分别为式中：IL和IC分别是电感电流和三极管T的集电极电流的直流分量、ir和iC分别为它们的交流分量（纹波电流）。当时，电路输出电流为通过LED为恒定直流，如图所示，实现了对电感纹波电流的全补偿。其中：IP和IG分别是电感电流的峰值和谷值。有源纹波补偿原理波形图如图3所示，可见带纹波补偿的BUCK型变换电路其输出电流iO为纹波很小的直流，其输出结果非常适合驱动LED。带纹波补偿的BUCK型变换的详细电路图，如图4所示，所述BUCK电路包括MOS管S、二极管D、电感L2，所述MOS管的漏极接输入电源正极，所述MOS管的源极接二极管D的阴极，所述二极管D的阳极接输入电源负极，所述电感L2的一端接所述二极管D的阴极，另一端接所述纹波补偿电路的输入端，所述纹波补偿电路的输出端接所述LED的阳极，所述LED的阴极接输入电源负极。所述纹波补偿电路包括采样电阻Rs、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻Rc、电容C1、电容C2、放大器A1、PNP三极管Q1、NPN三极管Q2，所述电阻Rs的一端接所述电感L2的另一端，所述电阻Rs的另一端接所述LED的阳极；所述电阻Rs的一端通过电容C1和电阻R1接放大器A1的反相输入端，所述电阻Rs的另一端通过电阻R2接放大器A1的同相输入端；所述三极管Q1的集电极接-12V电源，三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极连接在一起，连接点作为推挽输出；三极管Q2的集电极接输入电源负极，三极管Q1和Q2的基极都与所述放大器A1的输出端连接；电阻R3一端连接所述推挽输出，另一端连接放大器A1的反相输入端，电容C2一端连接放大器A1的同相输入端，另一端接输入电源负极；电阻Rc一端接推挽输出，另一端接所述LED的阳极。只要对纹波补偿电路进行相应的设计，使得补偿电路的输出电流iC能够迅速准确的跟踪电感纹波分量ir，大小相等，极性相反，即，如图3所示，就能达到对输出电流的补偿效果，使输出电流为不含纹波成分的直流。图4中方框部分为有源纹波补偿电路部分，这种新型电路可以视为开关电源和线性电源的结合，在利用开关电源完成高效率能量变换的同时，利用线性电路抑制电路纹波，实现了能效高、纹波小的高可靠性长寿命LED驱动。在传统的BUCK电路基础上，去掉滤波电容，用辅助的线性纹波电路对电感L纹波电流进行补偿。运放的输出电流一般为几十毫安，而纹波电流一般在几百毫安左右，为保证补偿电路能够工作，采用功率放大电路对其进行扩流。当电路正常工作时，若负载发生小的扰动，则反馈线会将扰动电压反馈给运算放大器，由于采用的是负反馈，则放大器会自动朝相反的方向调整增益来抵消扰动的影响。因此负反馈还可以增加电路的稳定性，增强抗干扰能力。所以采用负反馈法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED驱动电路，包括DC‑DC电路和纹波补偿电路，所述DC‑DC电路用于提供所述LED的驱动电流，其特征在于，所述纹波补偿电路用于对所述驱动电流进行纹波补偿。

【技术特征摘要】
1.一种LED驱动电路，包括DC-DC电路和纹波补偿电路，所述DC-DC电路用于提供所述LED的驱动电流，其特征在于，所述纹波补偿电路用于对所述驱动电流进行纹波补偿。2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述DC-DC电路的输出端没有滤波电容，所述纹波补偿电路使得所述驱动电流为不含纹波成分的直流。3.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述DC-DC电路为BUCK电路，所述纹波补偿电路输出的电流纹波与所述BUCK电路输出电感上的电流纹波波形上大小相等，极性相反。4.根据权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述输出电感的输出端串联一只采样电阻R，通过对所述电阻R上的电流进行采样反馈，实现对所述输出电感上的电流进行纹波补偿。5.根据权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述BUCK电路包括MOS管S、二极管D、电感L2，所述MOS管的漏极接输入电源正极，所述MOS管的源极接二极管D的阴极，所述二极管D的阳极接输入电源负极，所述电感L2的一端接所述二极管D的阴极，另一端接所述纹波补偿电路的输入端，所述纹波补偿电路的输出端接...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐阳阳，赵雯莉，王灵贵，李琪，李磊，刘艳，吴鑫慧，罗丹，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司检修公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41