專利名稱：高效率led恒流源的紋波濾波電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種實(shí)現(xiàn)高效率LED恒流源的紋波濾波電路。
背景技術(shù)：
LED發(fā)光效率高，能耗低，成為節(jié)能照明燈的首選，是未來節(jié)能產(chǎn)品使用的主要趨勢?，F(xiàn)在對于數(shù)量多的LED燈串，大都采用恒流供電的方式，使得LED發(fā)光效率增高，使用壽命增加。但普通LED恒流電源常常會出現(xiàn)由于市電低頻交流導(dǎo)致的低頻紋波及自身的開關(guān)電路所產(chǎn)生的高頻脈沖干擾等綜合性紋波，而達(dá)不到高標(biāo)照明準(zhǔn)場所需要的無紋波照明 要求，由于LED是電壓型負(fù)載，普通濾波電容上的微小電壓變化都會引起負(fù)載LED電流的較大變化，從而導(dǎo)致其紋波系數(shù)較大。由于大紋波電流會使燈的亮度有100或120次/每秒的明暗變化，雖然這種變化人眼感覺不到，也不影響一般照明，短時(shí)間內(nèi)人眼也感覺不到有任何異常。但是，如果長時(shí)間在這種明暗變化的燈光下工作時(shí)，會影響人眼的舒適度，容易產(chǎn)生視覺疲勞，會加速年青人的近視，或老年人的老花。此外，這種大紋波的燈光作為攝影照明時(shí)，由于攝影的掃描頻率與光的紋波頻率不同步，高紋波的照明會導(dǎo)致每幅圖像的亮度不均勻，從而影響了影像的質(zhì)量，因此無紋波(紋波系數(shù)< 1%)的LED燈源將成為對光線要求較高的應(yīng)用場合的首選，例如攝影棚、辦公室、學(xué)校等。目前LED恒流源低紋波電路的實(shí)現(xiàn)方式主要有以下幾種
一是在市電交流整流輸出端與開關(guān)電路輸入端之間加大濾波電容(用較大的電解電容)，這種電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，濾波效果好，且電源的工作效率也較高，但其功率因素太低，一般為0. 5-0. 6PF，不符合國家電網(wǎng)的節(jié)電和安全的要求，不宜大量推廣使用，特別是不宜在較大功率的電源中使用；
二是在市電交流整流輸出端與開關(guān)電路輸入端之間加入功率因素補(bǔ)償電路，這是目前常用的方法，但這部分的成本較高，體積較大，電源的總工作效率降低較多；
三是在開關(guān)電路后面的整流輸出端加很大的濾波電容，這種電路結(jié)構(gòu)簡單、電源的功率因素和工作效率可以做得較高，不過，這種電路的體積和成本會大幅度上升，比如將20%的紋波降至1%，電容的體積和成本都要同時(shí)增大20倍左右，這在很多的時(shí)候，電源的體積不允許那么大，成本也不允許那么高，其使用范圍自然受限。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高效率LED恒流源的紋波濾波電路，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中LED恒流低紋波電路元件數(shù)量多、體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、效率低等問題，提供一種改進(jìn)的用于消除LED恒流電源紋波的電路，減少電路元件數(shù)量，縮小體積、降低成本、降低損耗，提高電路可靠性、工作效率和濾波效果。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的高效率LED恒流源的紋波濾波電路，所述的紋波濾波電路是連接于恒流開關(guān)變壓器整流輸出端與LED負(fù)載之間，所述的紋波濾波電路是由電容Cl、電阻R1、電容C2、電阻R2、三極管放大單元、二極管Dl和電感LI組成，其中電容Cl并聯(lián)在恒流開關(guān)變壓器整流輸出端，電阻Rl和電容C2串聯(lián)后再與電容Cl并聯(lián)，電阻R2的一端連接于電阻Rl和電容C2的連接處的共有端上，電阻R2的另一端接三極管放大單元的恒流控制端，三極管放大單元的輸入端連接于電容Cl和電阻Rl的連接處的共有端，三極管放大單元的輸出端與電感LI的一端相連接，電感LI的另一端接LED負(fù)載的一端，LED負(fù)載的另一端連接于電容Cl和電容C2的連接處的共有端，二極管Dl與三極管放大單元并聯(lián)。所述的電容Cl將恒流開關(guān)電源的輸出整流電流初步濾波成較為平穩(wěn)的直流輸出；所述電容C2通過電阻Rl從電容Cl中得到標(biāo)準(zhǔn)且平滑的電壓；所述電阻R2和電感LI對輸出電流進(jìn)行檢測，其中電阻R2和電感LI的直流內(nèi)阻檢測輸出電流中的低頻電流，所述電感LI的感抗檢測輸出電流中的開關(guān)脈沖；經(jīng)過電阻R2和電感LI檢測后的輸出電流通過三極管放大單元的放大調(diào)整，即通過BJT管的內(nèi)阻自動(dòng)調(diào)整濾除低頻紋波和開關(guān)脈沖紋 波，將輸出電流平滑成幾乎無紋波的直流輸出；所述的電阻R1、電阻R2和二極管Dl還用于對三極管放大單元進(jìn)行充放電保護(hù)，防止放大單元因過壓或過流而損壞。進(jìn)一步的，所述的三極管放大單元由NPN型三極管Ql和PNP型三極管Q2組成的二級放大電路，三極管Ql的基極接電阻R2的一端，三極管Ql的集電極接三極管Q2的基極，三極管Ql的發(fā)射極接三極管Q2的集電極，三極管Q2的發(fā)射極接二極管Dl的陰極，三極管Q2的集電極接二極管Dl的陽極，電感LI的一端接三極管Q2的集電極，電感LI的另一端為紋波濾波后的電源正極輸出端，該正極輸出端接LED負(fù)載的正極，該電源的負(fù)極輸出端分別接電容Cl、電容C2和LED負(fù)載的負(fù)極，該電源的負(fù)極輸出端在紋波濾波前后都是直通的。進(jìn)一步的，所述的三極管放大單元是由PNP型三極管Ql和NPN型三極管Q2組成的二級放大電路，三極管Ql的基極接電阻R2的一端，三極管Ql的集電極接三極管Q2的基極，三極管Ql的發(fā)射極接三極管Q2的集電極，三極管Q2的發(fā)射極接二極管Dl的陽極，三極管Q2的集電極接二極管Dl陰極，電感LI的一端接三極管Q2的集電極，電感LI的另一端為紋波濾波后的電源負(fù)極輸出端，該負(fù)極輸出端接LED負(fù)載的負(fù)極，該電源的正極輸出端分別接電容Cl、電容C2和LED負(fù)載的正極。進(jìn)一步的，所述的三極管放大單元是由極性互補(bǔ)的三極管Ql和三極管Q2構(gòu)成的復(fù)合管放大電路。進(jìn)一步的，所述的三極管放大單元是由單個(gè)三極管組成的放大電路。進(jìn)一步的，所述的三極管放大單元是由三個(gè)三極管組成的三級放大電路。本發(fā)明是通過三極管(BJT)的內(nèi)阻是可控可變的原理，通過電阻R2和電感LI對電流進(jìn)行檢測，其檢測結(jié)果通過三極管放大單元進(jìn)行精確調(diào)整，從而濾除電路中的低頻紋波和開關(guān)脈沖紋波，使得電解電容上的電能恒定地流向LED負(fù)載，從而實(shí)現(xiàn)LED負(fù)載所得到的電流是幾乎無紋波的純恒流。本發(fā)明的有益效果是
(1)本發(fā)明的電路能夠使得LED恒流源中的低頻紋波達(dá)到<1%，其濾波效率可達(dá)到97-99%，濾波效率高；
(2)本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡單，電路元件少，體積小、成本低、電路的插入損耗僅1_3%，電路可罪性和工作效率聞，使得廣品的性價(jià)比大大提聞。


圖I為本發(fā)明的第一實(shí)施例的電路原理圖。圖2為本發(fā)明的第二實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)一步說明。實(shí)施例1，參考圖I所示，本發(fā)明的一種高效率LED恒流源的紋波濾波電路，所述的紋波濾波電路是連接于恒流開關(guān)變壓器整流輸出端與LED負(fù)載之間，所述的紋波濾波電路是由電容Cl、電阻R1、電容C2、電阻R2、三極管放大單元、二極管Dl和電感LI組成，所述的三極管放大單元為NPN型三極管Ql和PNP型三極管Q2組成的二級電路，其中電容Cl并聯(lián) 在恒流開關(guān)變壓器整流輸出端，電阻Rl和電容C2串聯(lián)后再與電容Cl并聯(lián)，電阻R2的一端連接于電阻Rl和電容C2的連接處的共有端上，電阻R2的另一端接三極管Ql的基極，三極管Ql的集電極接三極管Q2的基極，三極管Ql的發(fā)射極接三極管Q2的集電極，三極管Q2的發(fā)射極接二極管Dl的陰極，三極管Q2的集電極接二極管Dl陽極，電感LI的一端接三極管Q2的集電極，電感LI的另一端為紋波濾波后的電源正極輸出端，該正極輸出端接LED負(fù)載的正極，該電源的負(fù)極輸出端分別接電容Cl、電容C2和LED負(fù)載的負(fù)極。恒流濾波工作原理是濾波前的直流脈沖信號從VlVO接入，濾波后的純直流電流從V2V0輸出接LED負(fù)載，電容Cl將恒流開關(guān)電源的輸出整流電流初步濾波成較為平穩(wěn)的直流輸出；所述電容C2通過電阻Rl從電容Cl中得到標(biāo)準(zhǔn)且平滑的電壓；所述電阻R2和電感LI中對輸出電流進(jìn)行檢測，其中電阻R2和電感LI的直流內(nèi)阻檢測輸出電流中的低頻電流，所述電感LI的感抗檢測輸出電流中的開關(guān)脈沖；經(jīng)過電阻R2和電感LI檢測后的輸出電流通過三極管Ql和三極管Q2的二級放大調(diào)整，即通過BJT三極管的內(nèi)阻自動(dòng)調(diào)整，濾除低頻紋波和開關(guān)脈沖紋波，將輸出電流平滑成幾乎無紋波的直流輸出，從而實(shí)現(xiàn)對流過LED負(fù)載的電流進(jìn)行精確平滑調(diào)整，這種調(diào)整不改變電源的平均電流的大小，只消除高低頻紋波，從而使LED得到幾乎無紋波的恒流電流。同時(shí)電阻R1、電阻R2和二極管Dl還組成充放電保護(hù)電路，確保三極管Q1、三極管Q2在任何時(shí)候不會因過流或超壓而損壞。實(shí)施例2，參考圖2所示，本發(fā)明的一種高效率LED恒流源的紋波濾波電路，所述的紋波濾波電路是連接于恒流開關(guān)變壓器整流輸出端與LED負(fù)載之間，所述的紋波濾波電路是由電容Cl、電阻R1、電容C2、電阻R2、三極管放大單元、二極管Dl和電感LI組成，所述的三極管放大單元為PNP型三極管Ql和NPN型三極管Q2組成的二級電路，其中電容Cl并聯(lián)在恒流開關(guān)變壓器整流輸出端，電阻Rl和電容C2串聯(lián)后再與電容Cl并聯(lián)，電阻R2的一端連接于電阻Rl和電容C2的連接處的共有端上，電阻R2的另一端接三極管Ql的基極，三極管Ql的集電極接三極管Q2的基極，三極管Ql的發(fā)射極接三極管Q2的集電極，三極管Q2的發(fā)射極接二極管Dl的陽極，三極管Q2的集電極接二極管Dl陰極，電感LI的一端接三極管Q2的集電極，電感LI的另一端為紋波濾波后的電源負(fù)極輸出端，該負(fù)極輸出端接LED負(fù)載的負(fù)極，該電源的正極輸出端分別接電容Cl、電容C2和LED負(fù)載的正極。綜上，本發(fā)明的高效率LED恒流源的紋波濾波電路，當(dāng)三極管Ql是NPN型，Q2則為PNP型，當(dāng)三極管Ql是PNP型，Q2則為NPN型，即Q1Q2組成極性為互補(bǔ)型的復(fù)合管，這種組合的優(yōu)點(diǎn)是其取樣電壓只有0. 7V左右。而同極性的復(fù)合管的取樣電壓是I. 4V左右(三個(gè)同極性則是2. IV左右)，此外，MOS管的取樣電壓高達(dá)2-4V。由于濾波電路的總損耗與取樣電壓成一定的正比例關(guān)系，即取樣電壓越高，濾波損耗就越大，所以降低V4與V2間的取樣電壓就能有效地降低濾波損耗，從而使整個(gè)電路的插入損耗大大降低，復(fù)合管可以使電源的濾波能力比單只管提高100倍以上，所以，電容C2的容量可以大大降低，這樣濾波電路的體積和成本也進(jìn)一步縮小，同時(shí)，電阻Rl的電流也縮小100倍以上，電阻Rl的壓降可大大減少，這也進(jìn)一步縮小 了總的濾波損耗。盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.高效率LED恒流源的紋波濾波電路，其特征在于，所述的紋波濾波電路是連接于恒流開關(guān)變壓器整流輸出端與LED負(fù)載之間，所述的紋波濾波電路是由電容Cl、電阻R1、電容C2、電阻R2、三極管放大單元Q1Q2、二極管Dl和電感LI組成，其中電容Cl并聯(lián)在恒流開關(guān)變壓器整流輸出端，電阻Rl和電容C2串聯(lián)后再與電容Cl并聯(lián)，電阻R2的一端連接于電阻Rl和電容C2的連接處的共有端上，電阻R2的另一端接三極管放大單元的恒流控制端，三極管放大單元的輸入端連接于電容Cl和電阻Rl的連接處的共有端，三極管放大單元的輸出端與電感LI的一端相連接，電感LI的另一端接LED負(fù)載的一端,LED負(fù)載的另一端連接于電容Cl和電容C2的連接處的共有端，二極管Dl與三極管放大單元并聯(lián)， 所述的電容Cl將恒流開關(guān)電源的輸出整流電流初步濾波成較為平穩(wěn)的直流輸出；所述電容C2通過電阻Rl從電容Cl中得到標(biāo)準(zhǔn)且平滑的電壓；所述電阻R2和電感LI對輸出電流進(jìn)行檢測，其中電阻R2和電感LI的直流內(nèi)阻檢測輸出電流中的低頻電流，所述電感LI的感抗檢測輸出電流中的開關(guān)脈沖；經(jīng)過電阻R2和電感LI檢測后的輸出電流通過三極管放大單元的放大調(diào)整，濾除低頻紋波和開關(guān)脈沖紋波，將輸出電流平滑成幾乎無紋波的直流輸出；所述的電阻R1、電阻R2和二極管Dl還用于對三極管放大單元進(jìn)行充放電保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效率LED恒流源的紋波濾波電路，其特征在于，所述的三極管放大單元由NPN型三極管Ql和PNP型三極管Q2組成的二級放大電路，三極管Ql的基極接電阻R2的一端，三極管Ql的集電極接三極管Q2的基極，三極管Ql的發(fā)射極接三極管Q2的集電極，三極管Q2的發(fā)射極接二極管Dl的陰極，三極管Q2的集電極接二極管Dl的陽極，電感LI的一端接三極管Q2的集電極，電感LI的另一端為紋波濾波后的電源正極輸出端，該正極輸出端接LED負(fù)載的正極，該電源的負(fù)極輸出端分別接電容Cl、電容C2和LED負(fù)載的負(fù)極。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效率LED恒流源的紋波濾波電路，其特征在于，所述的三極管放大單元是由PNP型三極管Ql和NPN型三極管Q2組成的二級放大電路，三極管Ql的基極接電阻R2的一端，三極管Ql的集電極接三極管Q2的基極，三極管Ql的發(fā)射極接三極管Q2的集電極，三極管Q2的發(fā)射極接二極管Dl的陽極，三極管Q2的集電極接二極管Dl陰極，電感LI的一端接三極管Q2的集電極，電感LI的另一端為紋波濾波后的電源負(fù)極輸出端，該負(fù)極輸出端接LED負(fù)載的負(fù)極，該電源的正極輸出端分別接電容Cl、電容C2和LED負(fù)載的正極。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效率LED恒流源的紋波濾波電路，其特征在于，所述的三極管放大單元是由極性互補(bǔ)的三極管Ql和三極管Q2構(gòu)成的復(fù)合管放大電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效率LED恒流源的紋波濾波電路，其特征在于，所述的三極管放大單元是由單個(gè)三極管組成的放大電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效率LED恒流源的紋波濾波電路，其特征在于，所述的三極管放大單元是由三個(gè)三極管組成的三級放大電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及LED照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種實(shí)現(xiàn)高效率LED恒流源的紋波濾波電路。本發(fā)明根據(jù)BJT三極管的取樣電壓較低和其內(nèi)阻是可控可變的原理，通過電阻R2和電感L1對電流進(jìn)行檢測，其檢測結(jié)果通過三極管放大單元進(jìn)行精確調(diào)整，從而濾除電路中的低頻紋波和開關(guān)脈沖紋波，使得電解電容上的電能恒定地流向LED負(fù)載，從而實(shí)現(xiàn)LED負(fù)載所得到的電流是幾乎無紋波的純恒流。本發(fā)明的有益效果是低頻紋波達(dá)到≤1%，其濾波效率可達(dá)到97-99%。本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡單，電路元件少，體積小、成本低、電路的插入損耗僅1-3%，電路可靠性和工作效率高，使得產(chǎn)品的性價(jià)比大大提高。
文檔編號H05B37/00GK102752896SQ201210214159
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者劉開展 申請人:廈門方光電子科技有限公司