本发明涉及LED驱动技术领域，尤其涉及一种LED驱动电路。
背景技术：
LED，作为一种新型照明器件，由于其发光效率高，被广泛使用在照明领域，而其通常需要恒流驱动，在现有技术中作为其稳流驱动的LED驱动器为了实现成本低廉和结构简单的特性，常采用单级方案。
而采用单级方案的LED驱动器，由于需要兼顾PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)功能，即其控制环路需要很慢的响应速度才能有较高的PF(Power Factor，功率因数)值，因此，其控制环路响应速度较慢，而这会致使输出电流具有较大的纹波，该纹波的周期为输入交流电压周期的一半。在LED驱动器连接负载时，这种电流纹波将导致LED灯出现频闪现象，这种频闪现象将影响LED灯的使用寿命，对人眼也有一定的损伤。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种LED驱动电路，以解决现有技术输出电流具有较大的纹波而造成LED灯出现频闪现象的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种LED驱动电路，包括：
稳流单元，用于控制所述LED驱动电路输出稳定的电流值；
输出端与所述稳流单元的输出端串联的非隔离DC/DC变换单元，所述稳流单元及所述非隔离DC/DC变换单元共同用于驱动LED负载；
输入端与所述稳流单元的输出端相连的反馈信号获取单元；所述反馈信号获取单元用于获取所述稳流单元的输出纹波，并根据所述输出纹波生成与所述输出纹波相关的反馈信号；所述输出纹波包括：输出电流纹波和/或所述输出电压纹波；
直流基准获取单元，所述直流基准获取单元用于生成与所述输出纹波的大小正相关的直流基准信号；
两个输入端分别与所述直流基准获取单元的输出端和所述反馈信号获取单元的输出端相连的电压环控制单元；所述电压环控制单元的输出端与所述非隔离DC/DC变换单元的控制端相连；所述电压环控制单元用于获取一个表征所述非隔离DC/DC变换单元输出电压的采样信号，并接收所述反馈信号和所述直流基准信号，用于控制所述非隔离DC/DC变换单元的输出电压，根据所述反馈信号使所述非隔离DC/DC变换单元的输出电压纹波与所述稳流单元的输出电压纹波的相位相反，并根据所述直流基准信号使所述非隔离DC/DC变换单元的输出电压平均值跟随所述输出纹波的大小而变化。
优选的，所述反馈信号获取单元包括：隔直电路；所述隔直电路的输入端与所述稳流单元的输出端相连，所述隔直电路的输出端与所述电压环控制单元的输入端相连。
优选的，所述反馈信号获取单元包括：差分电路和隔直电路；其中：
所述差分电路的两个输入端分别与所述稳流单元的两个输出端相连，所述差分电路用于获取所述稳流单元的输出参数；
所述隔直电路的输入端与所述差分电路的输出端相连，所述隔直电路用于根据所述输出参数得到与所述稳流单元输出纹波相关的所述反馈信号，并将所述反馈信号输入到所述电压环控制单元。
优选的，所述直流基准获取单元包括：获取反馈信号最大值为所述直流基准信号的最大值电路；所述最大值电路的输入端连接所述隔直电路的输出端，所述最大值电路的输出端为所述直流基准获取单元的输出端。
优选的，所述直流基准获取单元包括：使所述直流基准信号随温度变化而反向变化的温度检测电路。
优选的，所述稳流单元为隔离型拓扑，所述稳流单元包括：原边绕组、第一副边绕组、第一整流模块、第一电阻及第一开关管；其中：
所述第一副边绕组的输出端与所述第一整流模块的输入端相连；
所述第一整流模块的输出端为所述稳流单元的输出端；
所述原边绕组的异名端为所述稳流单元的一个输入端；
所述原边绕组的同名端依次通过所述第一开关管和所述第一电阻连接所述稳流单元的另一个输入端；
所述第一开关管的控制端接收驱动信号。
优选的，所述稳流单元还包括：第二副边绕组和第二整流模块；所述第二副边绕组的输出端与所述第二整流模块的输入端相连；所述第二整流模块的输出端与所述非隔离DC/DC变换单元的输入端相连。
优选的，所述电压环控制单元包括：加法器和第一集成运放；所述加法器的一个输入端接收所述直流基准信号，所述加法器的另一输入端接收所述反馈信号；所述加法器的输出端与所述第一集成运放的一个输入端相连；所述第一集成运放的另一个输入端接收所述采样信号；
或者，所述电压环控制单元包括：减法器和第二集成运放；所述减法器的一个输入端接收所述反馈信号；所述减法器的另一个输入端接收所述采样信号；所述减法器的输出端与所述第二集成运放的一个输入端相连；所述第二集成运放的另一个输入端接收所述直流基准信号；
其中，所述反馈信号与所述输出纹波相位相反。
优选的，所述电压环控制单元包括：减法器和第一集成运放；所述减法器的一个输入端接收所述直流基准信号，所述减法器的另一输入端接收所述反馈信号；所述减法器的输出端与所述第一集成运放的一个输入端相连；所述第一集成运放的另一个输入端接收所述采样信号；
或者，所述电压环控制单元包括：加法器和第二集成运放；所述加法器的一个输入端接收所述反馈信号；所述加法器的另一个输入端接收所述采样信号；所述加法器的输出端与所述第二集成运放的一个输入端相连；所述第二集成运放的另一个输入端接收所述直流基准信号；
其中，所述反馈信号与所述输出纹波相位相同。
优选的，还包括调光控制单元，所述调光控制单元输出调光信号至所述稳流单元，使所述稳流单元的输出电流改变。
本申请提供一种LED驱动电路，通过稳流单元控制所述LED驱动电路输出稳定的电流值；通过输出端串联的非隔离DC/DC变换单元与所述稳流单元共同驱动LED负载；通过反馈信号获取单元获取所述稳流单元的输出纹波，并根据所述输出纹波生成所述输出纹波的反馈信号VFB；然后通过直流基准获取单元生成与所述输出纹波的大小正相关的直流基准信号Vref；最后由电压环控制单元获取一个表征所述非隔离DC/DC变换单元输出电压V2的采样信号VS，并接收反馈信号VFB和直流基准信号Vref，根据所述采样信号VS控制所述非隔离DC/DC变换单元的输出电压纹波与所述稳流单元的输出电压纹波的相位相反，并根据直流基准信号Vref使所述非隔离DC/DC变换单元的输出电压平均值跟随所述输出纹波的大小而变化，使所述非隔离DC/DC变换单元的输出电压波纹与所述稳流单元的输出电压波纹相抵消，进而使LED负载上的纹波降低甚至消除，避免输出电流具有较大的纹波而造成LED灯出现频闪现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种LED驱动电路的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的一种信号波形示意图；
图3为本申请另一实施例提供的另外一种信号波形示意图；
图4为本申请另一实施例提供的一种LED驱动电路的结构示意图；
图5为本申请另一实施例提供的另外一种LED驱动电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种LED驱动电路，以解决现有技术输出电流具有较大的纹波而造成LED灯出现频闪现象的问题。
具体的，如图1所示，所述LED驱动电路包括：稳流单元101、非隔离DC/DC变换单元102、反馈信号获取单元103、直流基准获取单元104及电压环控制单元105；其中：
稳流单元101及非隔离DC/DC变换单元102的输出端串联；
反馈信号获取单元103的输入端与稳流单元101的输出端相连；
电压环控制单元105的两个输入端分别与反馈信号获取单元103的输出端及直流基准获取单元104的输出端相连；电压环控制单元105的输出端与非隔离DC/DC变换单元102的控制端相连。
值得说明的是，图1中稳流单元101的输出端的正端与LED负载的正极相连，非隔离DC/DC变换单元102的输出端的负端与所述LED负载的负极相连；在实际应用中，也可以采用非隔离DC/DC变换单元102的输出端的正端与LED负载的正极相连，稳流单元101的输出端的负端与所述LED负载的负极相连；图1仅为一种示例，稳流单元101与非隔离DC/DC变换单元102与所述LED负载的连接方式并不做具体限定，可以根据其实际的应用环境而定。
具体的工作原理为：
稳流单元101控制所述LED驱动电路输出稳定的电流值；
非隔离DC/DC变换单元102与稳流单元101共同驱动LED负载；
反馈信号获取单元103获取稳流单元101的输出纹波，并根据所述输出纹波生成与所述输出纹波相关的反馈信号VFB；
可选的，所述输出纹波包括：输出电流纹波和/或输出电压纹波。
直流基准获取单元104生成与所述输出纹波的大小正相关的直流基准信号Vref；
电压环控制单元105获取一个表征非隔离DC/DC变换单元102输出电压V2的采样信号VS，并接收反馈信号VFB和直流基准信号Vref，根据采样信号VS使非隔离DC/DC变换单元102的输出电压纹波与稳流单元101的输出电压纹波的相位相反，并根据直流基准信号Vref使非隔离DC/DC变换单元102的输出电压平均值跟随稳流单元101的输出纹波的大小而变化。
本申请提供的所述LED驱动电路，通过上述连接关系及工作原理，控制非隔离DC/DC变换单元102的输出电压纹波与稳流单元101的输出电压纹波的相位相反，并使非隔离DC/DC变换单元102的输出电压平均值跟随所述输出纹波的大小而变化，使非隔离DC/DC变换单元102的输出电压波纹与稳流单元101的输出电压波纹相抵消，进而使LED负载上的纹波降低甚至消除，避免输出电流具有较大的纹波而造成LED灯出现频闪现象。
值得说明的是，现有技术中，为了避免输出电流具有较大的纹波而造成LED灯出现的频闪现象，采用两级方案的LED驱动器也被较多的选用，其后级DC-DC变换器的输入端直接与前级AC-DC变换器的输出端相连，所述前级AC-DC变换器用于实现PFC功能，所述后级DC-DC变换器用于实现恒流或恒压功能，前级AC-DC变换器的控制环路响应速度可以很慢，而不会导致LED驱动器输出电流纹波问题，后级DC-DC变换器的控制环路响应速度可以较快，满足快速调整并降低输出电流纹波需求，很容易的解决单级方案存在的问题。
但是两级方案不仅结构复杂，成本高，而且由于输入功率进行了二次转换，使LED驱动器的效率为两级电路的效率乘积。例如前级电路效率为η1，后级电路效率为η2，则现有技术采用两级方案的LED驱动器的效率η＝η1×η2，大大降低了LED驱动器的效率，增大了损耗，不能凸显LED照明系统节能的优点。
而采用本实施例提供的所述LED驱动电路，通过上述连接方式和控制原理，无需加快主电路的环路响应速度来实现低纹波输出，因此可以保证较高的PF值的同时，假如稳流单元101的效率为η1，非隔离DC/DC变换单元102的效率为η2，则所述LED驱动电路的效率η仅略小于η1，所述LED驱动电路的效率η小于η1的程度取决于非隔离DC/DC变换单元102处理功率的大小，相比现有技术中采用两级方案的LED驱动器效率高而损耗低。
在具体的实际应用中，图1中的直流基准获取单元104生成的直流基准信号Vref与所述输出纹波的大小正相关，具体是指，直流基准信号Vref随稳流单元101输出电压V1的纹波大小变化而同向变化，即稳流单元101输出电压V1的纹波越大，直流基准信号Vref也就越大。
所述稳流单元的输出电压波形如图2中的V1所示，所述反馈信号获取单元获取V1的的交流分量得到反馈信号VFB，所述直流基准获取单元生成与所述输出纹波的大小正相关的直流基准信号Vref，所述电压环控制单元获取一个表征非隔离DC/DC变换单元输出电压V2的采样信号VS，所述电压环控制单元根据VFB、Vref和VS输出控制信号，所述非隔离DC/DC变换单元接受所述控制信号，使自身输出电压V2带有与V1的交流分量反向的交流分量。如此得到的所述LED驱动电路的输出电压Vled＝V1+V2，其纹波将减小。为了完全消除所述LED驱动电路的输出电压Vled上的纹波，V2的交流分量的大小应与V1交流分量的大小相等，方向相反。
图1中的反馈信号获取单元103和直流基准获取单元104的设置，是为了获得与稳流单元101输出电压V1的纹波反向的信号(Vref-VFB)，如图2所示；稳流单元101输出电压V1的峰值对应(Vref-VFB)的谷值；并将(Vref-VFB)作为采样信号VS的比较信号，电压环控制单元105根据两者的比较结果输出控制信号VC，使非隔离DC/DC变换单元102的输出电压与稳流单元101输出电压V1大小相等，方向相反，以此消除LED负载上的纹波。
如图3所示的波形图，为了完全消除所述LED驱动电路的输出电压Vled的纹波，直流基准信号Vref应大于等于V1纹波峰峰值的一半，否则，(Vref-VFB)将出现连续0值，所述LED驱动电路的输出电压Vled上的纹波不能被完全消除；并且，直流基准信号Vref的值跟随着V1纹波的变化而变化，V1纹波增大(如图3中所示的V1′)，则Vref增大(如图3中所示的Vref′)，(Vref-VFB)也将增大，如图3中所示的(Vref′-VFB′)；反之，V1纹波减小，Vref减小。
因为LED负载从所述非隔离DC/DC变换单元获得的能量(直流电压)经过了所述稳流单元和所述非隔离DC/DC变换单元两级电路，其效率低于仅经过所述稳流单元的效率，所以设置直流基准信号Vref随着所述稳流单元的输出电压V1纹波的变化而变化，不仅能保证降纹波的效果，而且能提高电路效率。所以，最优选的，设置直流基准信号Vref等于所述稳流单元的输出电压V1纹波峰峰值的一半，或者为保持电路稳定，略大于其一半。此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
在本发明另一个实施例中，表征所述非隔离DC/DC变换单元输出电压V2的采样信号VS直接从所述非隔离DC/DC变换单元的输出端获取，如图4所示。
优选的，如图4所示，所述稳流单元为隔离型拓扑，所述稳流单元包括：原边绕组、第一副边绕组401、第一整流模块、第一电阻R1及第一开关管K1；其中：
第一副边绕组401的输出端与所述第一整流模块的输入端相连；
所述第一整流模块的输出端为所述稳流单元的输出端；
所述原边绕组的异名端为所述稳流单元的一个输入端；
所述原边绕组的同名端依次通过第一开关管K1和第一电阻R1连接到所述稳流单元的另一个输入端；
第一开关管K1的控制端接收驱动信号；所述驱动信号控制所述稳流单元实现稳定的电流输出。
优选的，所述驱动信号为根据所述稳流单元原边电流采样信号控制所述稳流单元稳流输出的信号。
优选的，所述原边电流通过第一电阻R1采样获得。
优选的，如图4所示，所述稳流单元还包括：第二副边绕组402和第二整流模块；第二副边绕组402的输出端与所述第二整流模块的输入端相连；所述第二整流模块的输出端与所述非隔离DC/DC变换单元的输入端相连。
参见图4，所述稳流单元为隔离型拓扑时，所述非隔离DC/DC变换单元的输入电压Vin为所述稳流单元的变压器第二副边绕组402经整流后的电压。
优选的，如图4所示，所述反馈信号获取单元包括：隔直电路；所述隔直电路的输入端连接所述稳流单元的输出端，所述隔直电路的输出端与所述电压环控制单元的输入端相连。
图4所示的所述稳流单元和所述反馈信号获取单元仅为一种示例，并不一定限定于此，可以视其具体的应用环境而定。
在本发明的另一个实施例中，如图4所示，所述直流基准获取单元包括：使直流基准信号Vref随温度变化而反向变化的温度检测电路。
由于温度越低，所述稳流单元和所示非隔离DC/DC变换单元的输出电解电容ESR增大，纹波增大。因此所述直流基准获取单元包括所述温度检测电路，可以使输入到所述电压环控制单元的直流基准信号Vref随着温度变化而变化，温度升高，直流基准信号Vref减小；温度降低，直流基准信号Vref升高。避免温度对于输出纹波的影响；保证不同温度下均有较好的降纹波效果，同时也能保证电路稳定和效率最优。
可选的，所述电压环控制单元包括：减法器和第一集成运放；所述减法器的一个输入端接收直流基准信号Vref，所述减法器的另一输入端接收反馈信号VFB；所述减法器的输出端与所述第一集成运放的一个输入端相连；所述第一集成运放的另一个输入端接收采样信号VS；
或者，所述电压环控制单元包括：加法器和第二集成运放；所述加法器的一个输入端接收反馈信号VFB；所述加法器的另一个输入端接收采样信号VS；所述加法器的输出端与所述第二集成运放的一个输入端相连；所述第二集成运放的另一个输入端接收直流基准信号Vref；
其中所述反馈信号与所述输出纹波相位相同。
或者，可选的，所述电压环控制单元包括：加法器和第一集成运放；所述加法器的一个输入端接收所述直流基准信号，所述加法器的另一输入端接收所述反馈信号；所述加法器的输出端与所述第一集成运放的一个输入端相连；所述第一集成运放的另一个输入端接收所述采样信号；
或者，所述电压环控制单元包括：减法器和第二集成运放；所述减法器的一个输入端接收所述反馈信号；所述减法器的另一个输入端接收所述采样信号；所述减法器的输出端与所述第二集成运放的一个输入端相连；所述第二集成运放的另一个输入端接收所述直流基准信号；
其中，所述反馈信号与所述输出纹波相位相反。
所述隔直电路的作用是获取所述稳流单元的输出电压V1的交流分量得到反馈信号VFB，并输入到所述电压环控制单元；直流基准信号Vref与反馈信号VFB相减后作为采样信号VS的基准信号，VS与(Vref-VFB)比较后输出所述控制信号；或者VS与VFB叠加后与Vref比较输出所述控制信号。此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
在本发明另一个实施例中，所述表征非隔离DC/DC变换单元输出电压V2的采样信号VS直接从所述非隔离DC/DC变换单元的输出端获取，如图5所示。
优选的，如图5所示，所述稳流单元包括：原边绕组、第一副边绕组401、第一开关管K1、第一电阻R1、第一二极管D1及第一电容C1；其中：
第一二极管D1的阳极与第一副边绕组401的同名端相连；
第一二极管D1的阴极与第一电容C1的一端相连；
第一电容C1的另一端与第一副边绕组401的异名端相连；
第一电容C1的两端分别为所述稳流单元的两个输出端；
所述原边绕组的异名端为所述稳流单元的一个输入端；
所述原边绕组的同名端依次通过第一开关管K1和第一电阻R1连接所述稳流单元的另一个输入端；
第一开关管K1的控制端接收驱动信号；。
优选的，如图5所示，所述非隔离DC/DC变换单元为buck电路；所述非隔离DC/DC变换单元包括：第二开关管K2、第二二极管D2及第一电感L1；其中：
第二开关管K2的输入端为所述非隔离DC/DC变换单元的一个输入端；
第二开关管K2的输出端与第二二极管D2的阴极及第一电感L1的一端相连；
第二二极管D2的阳极为所述非隔离DC/DC变换单元的另一个输入端；
第一电感L1的另一端和第二二极管D2的阳极分别为所述非隔离DC/DC变换单元的两个输出端。
所述非隔离DC/DC变换单元的输入端接收输入电压Vin，在所述非隔离DC/DC变换单元的输出端并联高频滤波电容(即第二电容C2)，使所述LED负载的电流中不含高频分量。
优选的，如图5所示，反馈信号获取单元103包括：差分电路和隔直电路；其中：
所述差分电路的两个输入端分别与所述稳流单元的两个输出端相连；
所述差分电路的输出端与所述隔直电路的输入端相连；
所述隔直电路的输出端与所述电压环控制单元的输入端及所述直流基准获取单元的输入端相连。
优选的，如图5所示，直流基准获取单元104包括：最大值电路；所述最大值电路的输入端为所述直流基准获取单元的输入端，连接所述隔直电路的输出端，所述最大值电路的输出端为所述直流基准获取单元的输出端，连接到电压环控制单元的另一个输入端。
所述最大值电路获取反馈信号VFB并取反馈信号VFB的最大值为直流基准信号Vref。
具体的，反馈信号获取单元103通过所述差分电路和所述隔直电路获取所述稳流单元的输出电压V1的交流分量；由于交流信号的最大值相当于纹波峰峰值的一半，所以直接通过所述最大值电路来获取所述稳流单元的输出电压V1的交流分量的最大值，就能得到所述稳流单元的输出电压V1纹波峰峰值的一半：V1纹波越大，则所述最大值越大。直流基准获取单元104包括最大值电路，利用最大值电路获取直流基准信号Vref；
在具体的实际应用中，可以将(Vref-VFB)作为VS的基准信号，与VS进行比较控制第二开关管K2使其输出电压V2的交流分量与V1的交流分量方向相反，大小相等；或者将VFB与VS的叠加信号(VS+VFB)与Vref进行比较控制第二开关管K2使其输出电压V2的交流分量与V1的交流分量方向相反，大小相等。
并且，以上所述差分电路，均是因为共地问题，如果将稳流单元101输出端的负端直接作为地，则不需要所述差分电路，但此时采样信号VS就要相应变化，所以差分电路不应该限制本申请的保护范围。
需要说明的是，因为主功率电路为所述稳流单元，即所述LED驱动电路为稳流输出，则LED负载大小变化，V1的大小也会相应变化。
特别的，所述LED驱动电路也可以运用于调光的条件下，所述LED驱动电路还包括调光控制单元，所述调光控制单元的输出端输出调光信号至所述稳流单元，使所述稳流单元的输出电流大小发生改变。具体调光方式和现有技术类似，调光的过程中V1的大小也会相应变化，即V1是可以变化的，变化范围由所述稳流单元的输出电压范围决定。在调光运用时，因为不同的电流大小，纹波大小不同，设置Vref实时地跟随纹波大小变化，能保证不同电流下的降纹波效果和高效率，该电路在调光运用中也具有显著的有益效果。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上仅是本发明的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。