阅读说明：本技术 反馈电压调整模块、高调光深度的去纹波电路及方法 (Feedback voltage adjusting module, high-dimming-depth ripple removing circuit and method ) 是由 刘军 吴泉清 卢圣晟 张识博 于 2018-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种反馈电压调整模块、高调光深度的去纹波电路及方法,所述去纹波电路包括：LED负载；去纹波控制管；反馈电阻；根据LED负载的负端电压及去纹波控制管源端的反馈电压控制去纹波控制管的去纹波控制模块；根据输出电流调整反馈电压的反馈电压调整模块,在所述输出电流从第一设定电流减小至最小输出电流,并从所述最小输出电流增大至第二设定电流的过程中,抬高所述反馈电压,以提高电流检测能力。本发明的反馈电压调整模块、高调光深度的去纹波电路及方法用芯片去纹波电路提高系统效率的同时,在高调光深度条件下仍能有极好的去纹波调整能力,大大提高了去纹波电路的性能。(The invention provides a feedback voltage adjusting module, a ripple removing circuit with high dimming depth and a method, wherein the ripple removing circuit comprises: an LED load; a ripple wave removing control tube; a feedback resistor; the ripple removing control module controls the ripple removing control tube according to the voltage of the negative end of the LED load and the feedback voltage of the source end of the ripple removing control tube; the feedback voltage adjusting module adjusts feedback voltage according to output current, and raises the feedback voltage in the process that the output current is reduced from first set current to minimum output current and is increased from the minimum output current to second set current so as to improve current detection capability. The feedback voltage adjusting module, the high-dimming-depth ripple removing circuit and the method of the invention improve the system efficiency by using the chip ripple removing circuit, and simultaneously have excellent ripple removing adjusting capability under the condition of high dimming depth, thereby greatly improving the performance of the ripple removing circuit.)

反馈电压调整模块、高调光深度的去纹波电路及方法

技术领域

本发明涉及电路设计领域，特别是涉及一种反馈电压调整模块、高调光深度的去纹波电路及方法。

背景技术

通常在高功率因素(PF，Power Factor)的应用中，由于输出电容的限制，输出电流有工频的交流成分存在，在有些场合下会导致闪烁，需要增加去纹波电路来滤除工频成分。

如图1所示为现有的一种芯片控制的去纹波电路，电阻R1和电容C1串联后并联于前级输出端，LED灯串的正端连接于前级输出端，晶体管Q1的漏端连接于LED灯串的负端，电阻R2连接于晶体管Q1的源端和地之间；去纹波芯片的VCC端连接电容C1的上极板，GATE端连接晶体管Q1的栅端、CS端连接晶体管Q1的源端、COMP端通过电容C2接地，GND端接地。通常出于系统效率的考虑，系统满载时CS端的检测电压设置在0.1～0.2V左右，当调光深度为10％时，此时CS端的检测电压约0.01～0.02V，如果调光深度为1％，此时CS端的检测电压就只有1-2mV左右，这个电压很难被芯片内部检测并处理，因此通常的做法是此时驱动去纹波的晶体管Q1全开，不再做去纹波的处理，从而丧失去纹波的效果。

如图2所示为传统的MOSFET去纹波电路，包括串联后并联于输出端的电阻R3和电容C3，正相输出端Vo+通过晶体管Q2连接LED的正端LED+，反相输出端Vo-连接LED的负端LED-；二极管D1的正极连接正相输出端Vo+、负极连接稳压二极管Z1的负极，稳压二极管Z1的正极连接电容C3的上极板，电容C3的上极板经过电阻R3后连接晶体管Q2的栅极，稳压二极管Z2的正极连接LED的正端LED+、负极连接晶体管Q2的栅极。传统的MOSFET去纹波电路在高调光深度时去纹波的效果更好，但是该电路损耗比较大，满载时效率损失比较多。

因此，如何提出一种新的去纹波电路，在改善高调光深度的去纹波效果的同时兼顾系统整体效率，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种反馈电压调整模块、高调光深度的去纹波电路及方法，用于解决现有技术中改善高调光深度的去纹波效果与系统整体效率不能兼顾的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种反馈电压调整模块，用于高调光深度的去纹波电路，所述去纹波电路包括去纹波控制管以及连接于所述去纹波控制管源端的反馈电阻，所述反馈电压调整模块至少包括：

电流检测单元，连接于去纹波控制管的源端，用于检测流经所述去纹波控制管的电流，并根据检测到的电流产生控制信号；

至少一分流单元，各分流单元分别与所述去纹波控制管源端的反馈电阻并联，用于根据流经所述去纹波控制管的电流调节所述去纹波控制管源端的反馈电压。

优选地，所述分流单元包括开关管，所述开关管的源、漏端分别连接所述反馈电阻两端，所述开关管的栅端连接所述电流检测单元的输出端。

优选地，所述分流单元还包括分流电阻，所述分流电阻与所述开关管串联，串联的所述压电阻及所述开关管与所述反馈电阻并联。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高调光深度的去纹波电路，所述高调光深度的去纹波电路至少包括：

LED负载，正端连接于前级电路的输出端；

去纹波控制管，漏端连接于所述LED负载的负端，通过调整流经所述去纹波控制管的电流大小来去除输出电流的纹波；

反馈电阻，一端连接所述去纹波控制管的源端、另一端接地，用于将所述输出电流转换为电压；

去纹波控制模块，连接所述LED负载的负端及所述去纹波控制管的源端，根据所述LED负载的负端电压及所述去纹波控制管源端的反馈电压控制所述去纹波控制管的栅端；

上述反馈电压调整模块，连接于所述去纹波控制管的源端，在所述输出电流从第一设定电流减小至最小输出电流，并从所述最小输出电流增大至第二设定电流的过程中，抬高所述反馈电压，所述反馈电压随所述输出电流线性变化。

优选地，所述去纹波控制模块包括采样单元、补偿电压产生单元及驱动单元；所述采样单元连接于所述LED负载的负端，得到所述LED负载负端的采样电压；所述补偿电压产生单元连接于所述采样单元的输出端及所述去纹波控制管的源端，根据所述采样电压及所述反馈电压得到相应的补偿电压；所述驱动单元连接所述补偿电压产生单元的输出端及所述去纹波控制管的源端，根据所述补偿电压及所述反馈电压控制所述去纹波控制管。

更优选地，所述去纹波控制模块还连接一补偿电容，所述补偿电容的另一端接地。

优选地，所述第一设定电流小于所述第二设定电流。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高调光深度的去纹波方法，所述高调光深度的去纹波方法至少包括：

调光时检测输出电流，随着所述输出电流的减小，当所述输出电流小于第一设定电流时，增大用于检测所述输出电流的电阻的阻值，以将所述去纹波控制管源端的反馈电压抬高，通过所述反馈电压及LED负载的负端电压控制所述去纹波控制管进行恒流控制，进而对输出电流去纹波；

所述输出电流下降至最小输出电流后开始慢慢上升，当所述输出电流大于第二设定电流时，减小用于检测所述输出电流的电阻的阻值，以将所述去纹波控制管源端的反馈电压下压，通过所述反馈电压及所述LED负载的负端电压控制所述去纹波控制管进行恒流控制，进而对所述输出电流去纹波。

优选地，通过调整与反馈电阻并联的分流电阻的数量或阻值来调整用于检测所述输出电流的电阻的阻值。

更优选地，所述分流电阻为电阻器或MOS管的导通电阻。

更优选地，所述第一设定电流小于所述第二设定电流。

更优选地，所述高调光深度的去纹波方法进一步包括：设置多个设定电流，在所述输出电流减小的过程中依次抬高所述反馈电压；在所述输出电流增大的过程中依次下压所述反馈电压。

如上所述，本发明的反馈电压调整模块、高调光深度的去纹波电路及方法，具有以下有益效果：

本发明的反馈电压调整模块、高调光深度的去纹波电路及方法用芯片去纹波电路提高系统效率的同时，在高调光深度条件下仍能有极好的去纹波调整能力，大大提高了去纹波电路的性能。

附图说明

图1显示为现有技术中的芯片控制的去纹波芯片电路示意图。

图2显示为现有技术中的传统MOSFET去纹波电路示意图。

图3显示为本发明的高调光深度的去纹波电路的一种实施方式。

图4显示为本发明的高调光深度的去纹波方法的原理示意图。

图5显示为本发明的高调光深度的去纹波电路的另一种实施方式。

图6显示为本发明的高调光深度的去纹波电路的又一种实施方式。

元件标号说明

1 高调光深度的去纹波电路

11 去纹波控制模块

111 补偿电压产生单元

112 驱动单元

12 反馈电压调整模块

121 电流检测单元

122 分流单元

13 供电模块

2 前级电路

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图3～图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图3所示，本实施例提供一种高调光深度的去纹波电路1，所述高调光深度的去纹波电路1连接于前级电路2的输出端，所述前级电路2至少包括前级功率校正电路(APFC)的LED输出模块或线性驱动模块，以及输出电容Cout，输出电流中含有100Hz/120Hz的工频成分。

所述高调光深度的去纹波电路1包括：

LED负载、去纹波控制管Q、反馈电阻Rcs、去纹波控制模块11、反馈电压调整模块12及供电模块13。

如图3所示，所述LED负载的正端连接于所述前级电路2的输出端，作为负载。

如图3所示，所述去纹波控制管Q为NMOSFET，所述去纹波控制管Q的漏端连接所述LED负载的负端、源端连接所述反馈电阻Rcs、栅端连接所述去纹波控制模块11的输出端，通过控制所述去纹波控制管Q的栅端电压调整流经所述去纹波控制管Q的电流大小来去除输出电流的纹波。

具体地，在本实施例中，当所述去纹波控制模块11输出的驱动电压增大时，流经所述去纹波控制管Q的电流增大，即输出电流增大，所述LED负载的负端电压减小；当所述去纹波控制模块11输出的驱动电压减小时，流经所述去纹波控制管Q的电流减小，即输出电流减小，所述LED负载的负端电压增大。

如图3所示，所述反馈电阻Rcs的一端连接于所述去纹波控制管Q的源端，另一端接地，用于将所述输出电流转换为电压并反馈至所述去纹波控制模块11及所述反馈电压调整模块12。

如图3所示，所述去纹波控制模块11连接于所述LED负载的负端及所述去纹波控制管Q的源端，根据所述LED负载的负端电压及所述去纹波控制管Q源端的反馈电压Vcs控制所述去纹波控制管Q的栅端。

具体地，所述去纹波控制模块11包括采样单元、补偿电压产生单元111及驱动单元112。

更具体地，所述采样单元连接于所述LED负载的负端，对所述LED负载的负端电压进行采样得到采样电压Vs。所述采样单元包括两个串联的电阻，两个电阻的连接节点输出采样电压Vs，在本实施例中，为了便于调节，增加灵活性，其中一个电阻Rvs设置于芯片外，另一个电阻(图中未显示)设置于所述补偿电压产生单元111内部。

更具体地，所述补偿电压产生单元111连接于所述采样单元的输出端及所述去纹波控制管Q的源端，还连接一补偿电容Ccomp，根据所述采样电压Vs及所述反馈电压Vcs得到相应的补偿电压。当所述LED负载负端的采样电压Vs小于第一设定电压时，所述补偿电压减小大；当所述LED负载负端的采样电压Vs大于第二设定电压时，所述补偿电压增大；其中，所述第一设定电压不大于所述第二设定电压，可根据需要设定，不以本实施例为限。

需要说明的是，所述补偿电容Ccomp可根据需要设定，在所述补偿电压产生单元111内部设置数字滤波电路的情况下，所述补偿电容Ccomp可省去，不以本实施例为限。

更具体地，所述驱动单元112连接所述补偿电压产生单元111的输出端及所述去纹波控制管Q的源端，根据所述补偿电压及所述反馈电压Vcs控制所述去纹波控制管Q。

需要说明的是，所述去纹波控制模块11包括但不限于本实施例所列举的结构，任意可实现去纹波控制的电路结构均适用于本发明，在此不一一赘述。

如图3所示，所述反馈电压调整模块12连接于所述去纹波控制管Q的源端，在所述输出电流从第一设定电流ILED1减小至最小输出电流，并从所述最小输出电流增大至第二设定电流ILED2的过程中，抬高所述反馈电压Vcs，所述反馈电压Vcs随所述输出电流线性变化。

具体地，所述反馈电压调整模块12包括电流检测单元121及分流单元122。

更具体地，所述电流检测单元121连接于所述去纹波控制管Q的源端，用于检测流经所述去纹波控制管Q的电流，并根据检测到的电流产生控制信号CTL。在所述输出电流减小的过程中，当所述输出电流大于所述第一设定电流ILED1时，所述电流检测单元121输出高电平；当所述输出电流小于所述第一设定电流ILED1时，所述电流检测单元121输出低电平。在所述输出电流增大的过程中，当所述输出电流小于所述第二设定电流ILED2时，所述电流检测单元121输出低电平；当所述输出电流大于所述第二设定电流ILED2时，所述电流检测单元121输出高电平。

更具体地，所述分流单元122与所述反馈电阻Rcs并联，控制端连接所述电流检测单元121的输出端，根据所述输出电流调节所述反馈电压Vcs，以提高电流检测能力。在本实施例中，所述分流单元122包括开关管Qd及分流电阻Rd，所述分流电阻Rd的一端连接所述去纹波控制管Q的源端、另一端连接所述开关管Qd的漏端，所述开关管Qd的源端接地，所述开关管Qd的栅端连接所述电流检测单元121的输出端。当所述电流检测单元121输出高电平时，所述开关管Qd被选通，所述分流电阻Rd与所述反馈电阻Rcs并联，检测所述输出电流的电阻阻值减小；当所述电流检测单元121输出低电平时，所述开关管Qd被截至，电流不流过所述分流电阻Rd，检测所述输出电流的电阻阻值增大。

如图3所示，在本实施例中，所述补偿电压产生单元111、所述驱动单元112、所述电流检测单元121形成于芯片内部，所述供电模块13从所述前级电路2获取电能后为芯片供电。在本实施例中，所述供电模块13包括分压电阻Rst及滤波电容Cc，所述分压电阻Rst的一端连接于所述前级电路2的输出端，藉由输出电压为芯片提供电源电压及参考电压；所述分压电阻Rst的另一端连接所述滤波电容Cc的上极板，所述滤波电容Cc的下极板接地。

如图4所示，本实施例还提供一种所述高调光深度的去纹波电路1的去纹波方法，包括如下步骤：

调光时检测输出电流，随着所述输出电流的减小，当所述输出电流小于第一设定电流时，增大用于检测所述输出电流的电阻的阻值，以将所述去纹波控制管源端的反馈电压抬高，通过所述反馈电压及LED负载的负端电压控制所述去纹波控制管进行恒流控制，进而对输出电流去纹波；

所述输出电流下降至最小输出电流后开始慢慢上升，当所述输出电流大于第二设定电流时，减小用于检测所述输出电流的电阻的阻值，以将所述去纹波控制管源端的反馈电压下压，通过所述反馈电压及所述LED负载的负端电压控制所述去纹波控制管进行恒流控制，进而对所述输出电流去纹波。

具体地，根据输出电流调整所述反馈电压Vcs，进而实现高调光深度下的去纹波控制。

所述电流检测单元121接收所述反馈电压Vcs，正常工作时，所述电流检测单元121输出的控制信号CTL为高电平，控制所述开关管Qd导通，使得所述分流电阻Rd与所述反馈电阻Rcs并联，此时，检测所述输出电流的电阻的阻值R＝Rd//Rcs。

如图4所示，在t0时刻，外部开始调光，所述输出电流ILED逐渐减小，相应的所述反馈电压Vcs也逐渐降低。

如图4所示，在t1时刻，当所述输出电流ILED下降至所述第一设定电流ILED1时，所述反馈电压Vcs为对应的第一反馈电压Vcs_L(在本实施实例中，假设Rd＝Rcs，所述第一反馈电压Vcs_L设定为额定电压的50％)，所述控制信号CTL跳变为低电平，控制所述开关管Qd截止，没有电流流过所述分流电阻Rd，此时，检测所述输出电流的电阻的阻值R＝Rcs。

如图4所示，t1～t2时刻，随着所述输入电流ILED下降至最小输出电流ILED_min，所述反馈电压Vcs在t1时刻后被整体抬高，所述反馈电压Vcs随所述输出电流ILED的减小线性减小。

如图4所示，在t2时刻，所述输出电流ILED逐渐上升，此时，检测所述输出电流的电阻的阻值仍为R＝Rcs，所述反馈电压Vcs被整体抬高，所述反馈电压Vcs随所述输出电流ILED的增大线性增大。

如图4所示，直至t3时刻，所述输出电流ILED上升至所述第二设定电流ILED2，所述反馈电压Vcs为对应的第二反馈电压Vcs_H(在本实施实例中，假设Rd＝Rcs，所述第二反馈电压Vcs_L设定为额定电压的120％)，所述控制信号CTL跳变为高电平，控制所述开关管Qd导通，使得所述分流电阻Rd再次与所述反馈电阻Rcs并联，此时，检测所述输出电流的电阻的阻值R＝Rd//Rcs，t3时刻后，所述反馈电压Vcs又被整体下压，所述反馈电压Vcs随所述输出电流ILED的增大线性增大。

如图4所示，在t1～t3时刻，所述反馈电压Vcs被整体抬高，其中，实线为本实施例的调光深度的去纹波方法的反馈电压波形图，虚线为只设置反馈电阻Rcs时反馈电压的波形图，显然本实施例可大大提高电流的检测能力，适用于高调光深度的去纹波电路中。

需要说明的是，在本实施例中，为了防止所述控制电压CTL在电流变化的临界处(t1或t3时刻)出现跳变，又能在低输出电流时仍有足够的反馈电压，设置所述第一反馈电压Vcs_L，所述第二反馈电压Vcs_H及所述分流电阻Rd的阻值，使所述第二设定电流ILED2大于所述第一设定电流ILED1，从而在t1时刻所述反馈电压Vcs不会超过所述第二反馈电压Vcs_H，在t3时刻所述反馈电压Vcs不会低于所述第一反馈电压Vcs_L。

具体地，在本实施例中，去纹波方法包括：基于所述LED负载负端的采样电压Vs产生一补偿电压，再基于所述补偿电压及所述反馈电压Vcs控制所述去纹波控制管Q；当所述LED负载负端的采样电压Vs小于第一设定电压时，所述补偿电压减小，所述去纹波控制管Q栅端的驱动电压减小，流经所述去纹波控制管的电流减小，所述LED负载的负端电压增大；当所述LED负载负端的采样电压Vs大于第二设定电压时，所述补偿电压增大，所述去纹波控制管Q栅端的驱动电压增大，流经所述去纹波控制管的电流增大，所述LED负载的负端电压减小；其中，所述第一设定电压不大于所述第二设定电压。

需要说明的是，去纹波的方法包括但不限于本实施例所列举，本实施例仅作为示例进行说明，任意去纹波方法均适用于本发明，在此不一一列举。

实施例二

如图5所示，本实施例提供一种高调光深度的去纹波电路1，与实施例一的不同之处在于，所述反馈电压调整模块12包括多个分流单元12。

具体地，各分流单元12均并联于所述反馈电阻Rcs的两端。在本实施例中，各分流单元12均包括串联连接的分流电阻Rd及开关管Qd，各分流单元12分别连接一所述电流检测单元121输出的控制信号。各控制信号根据需要调整与所述反馈电阻Rcs并联的电阻的数量，并联的电阻的数量越少，所述反馈电压Vcs被抬高越多；且各分流电阻的阻值可根据需要设定为相同或不同，在此不一一赘述。

需要说明的是，本实施例通过多个分流单元12来扩大所述反馈电压Vcs的调整范围，两个分流单元12对应四种状态，n个分流单元12对应2ⁿ种状态；在所述输出电流减小的过程中依次抬高所述反馈电压Vcs；在所述输出电流增大的过程中依次下压所述反馈电压Vcs，具体原理与实施例一类似，在此不一一赘述。

实施例三

如图6所示，本实施例提供一种高调光深度的去纹波电路1，与实施例二的不同之处在于，所述去纹波控制管Q、所述反馈电阻Rcs及开关管Qd集成到芯片中，以此简化***电路。此外，通过集成到芯片中的开关管Qd的源漏导通电阻Rds(on)来代替与各开关管串联的分流电阻，可进一步简化芯片内部电路设计。

本发明在用芯片去纹波电路提高系统效率的同时，在高调光深度条件下仍能有极好的去纹波调整能力。同时通过多颗检测电阻的切换扩大调整范围，可以在高调光深度下仍有足够的电流检测能力，提高去纹波效果。此外，在芯片内部集成时，可使用MOSFET本身导通电阻的特性来代替电流检测电阻，使得***电路及成本可以最简化。

综上所述，本发明提供一种反馈电压调整模块、高调光深度的去纹波电路及方法，包括：LED负载；去纹波控制管；反馈电阻；根据LED负载的负端电压及去纹波控制管源端的反馈电压控制去纹波控制管的去纹波控制模块；根据输出电流调整反馈电压的反馈电压调整模块，在所述输出电流从第一设定电流减小至最小输出电流，并从所述最小输出电流增大至第二设定电流的过程中，抬高所述反馈电压，以提高电流检测能力。本发明的反馈电压调整模块、高调光深度的去纹波电路及方法用芯片去纹波电路提高系统效率的同时，在高调光深度条件下仍能有极好的去纹波调整能力，大大提高了去纹波电路的性能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。