自适应快速响应电路、快速响应方法及LED驱动电路与流程

本发明涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种自适应快速响应电路、快速响应方法及led驱动电路。

背景技术：

在电压调节电路、led驱动电路等应用场合下，根据负载的需要，有时需要加入纹波消除模块，以降低电路中的纹波。由于纹波消除模块需要对工频信号进行滤波，以使得其频率远小于工频，但这也会带来一个新的技术问题，即造成系统响应变慢。以led调光为例，当对led负载进行调光时，流经负载的电流发生变化，由于电路响应较慢，可能造成led负载的负端电压被冲高，影响电路的正常工作。

针对上述现有技术的问题，现有技术通过分压电路采样负载负端的电压，并将其与相应阈值进行比较，当达到或超过该相应阈值时，则调节纹波消除模块中的基准，从而实现快速响应。如图1所示，示意了现有技术的快速响应电路之电路结构，为了简化视图，省略了分压电路，vd作为负载的负端，判断和比较负载负端的电压，当其大于阈值vt1时，则使开关s1导通以调节纹波消除模块中的基准，实现快速响应，在其小于阈值vt2时，则使开关s1断开。现有技术无法根据输入的变化幅度进行自适应的快速响应。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种自适应快速响应电路、快速响应方法及led驱动电路，用于解决现有技术存在的快速响应的无法实现自适应快速响应的技术问题，从而实现自适应快速响应，有利于系统的简化。

为实现上述目的，本发明提供了一种自适应快速响应电路，包括：

峰谷电压差检测电路，检测负载负端峰值和谷值的电压，并经运算得到表征峰谷电压差的参考信号；

其中，通过采样负载负端电压，得到表征负载负端电压的电压采样信号，所述电压采样信号与所述表征峰谷电压差的参考信号进行比较，当所述电压采样信号达到所述表征峰谷电压差的参考信号时，则进行快速响应。

可选的，所述表征峰谷电压差的参考信号指的是，与所述峰谷电压差成比例的信号，或，与所述峰谷电压差和偏置电压之和成比例的信号。

可选的，所述峰谷电压差检测电路用于检测负载负端的峰值电压和谷值电压，通过采样负载负端的电压并经运算得到表征峰值电压的信号和表征谷值电压的信号。

可选的，所述的峰谷电压差检测电路包括峰谷时刻检测电路和采样保持电路，所述峰谷时刻检测电路检测负载负端的电压变化率，并将其与变化率阈值进行比较，得到表征负载负端电压的峰值和谷值时刻的信号；所述采样保持电路根据所述表征负载负端电压的峰值和谷值时刻的信号，分别在峰值和谷值时刻对负载负端电压作采样保持处理，以得到表征峰值时刻负载负端电压的信号和谷值时刻负载负端电压信号，对二者作差得到表征峰谷电压差的参考信号。

可选的，将表征负载负端峰值和谷值时刻的电压作差后的正值作为峰谷电压差，对所述峰谷电压差作比例处理，或对所述峰谷电压差与偏置电压之和作比例处理，得到表征所述峰谷电压差的参考信号。

可选的，所述的快速响应是指通过改变纹波消除模块的调节电压，以快速调节负载负端电压。

可选的，所述峰谷时刻检测电路包括电压变化率检测模块和第一比较器，所述电压变化率检测模块接收表征负载负端电压的信号，并检测其电压变化率，得到表征负载负端电压变化率的信号，所述第一比较器的其中一个输入端接收所述表征负载负端电压变化率的信号，另一个输入端则接收表征所述变化率阈值的参考信号，所述第一比较器输出表征峰值和谷值时刻的信号。

可选的，所述峰谷时刻检测电路还包括逻辑电路，所述的逻辑电路接收所述表征峰值和谷值时刻的信号，并将二者分离，分别输出表征峰值时刻的信号和表征谷值时刻的信号，所述采样保持电路分别接收所述表征峰值时刻的信号和表征谷值时刻的信号，并分别在峰值时刻和谷值时刻对负载负端电压进行采样，得到表征负载负端的峰值电压和谷值电压的信号。

可选的，所述的逻辑电路包括分频电路、反相器和与门，所述第一比较器的输出端分别与所述分频电路的输入端和所述与门的其中一个输入端连接，所述分频电路的输出端与所述采样保持电路连接，分频电路的输出端还与所述反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与所述与门的另一个输入端连接，所述与门的输出端与所述采样保持电路连接。

可选的，所述表征负载负端的峰值电压和谷值电压的信号在减法器中作差值处理，在取绝对值后得到表征峰谷电压差的信号，所述表征峰谷电压差的信号输入比例调节电路，得到与峰谷电压差成比例的表征峰谷电压差的比信号。

可选的，通过第二比较器对表征负载负端电压的电压采样信号与表征所述峰谷电压差的参考信号进行比较，当所述表征负载负端电压的信号达到所述参考信号信号时，则调节纹波消除模块的调节电压以调节负载负端电压。

可选的，所述第二比较器的输出端输出快速响应控制信号，由调节模块接收所述的快速响应控制信号，并输出调节信号至纹波消除模块。

本发明还提供一种快速响应方法，包括以下步骤：

检测负载负端峰值和谷值时刻的电压，并经运算得到表征峰谷电压差的参考信号；

通过采样负载负端电压，得到表征负载负端电压的电压采样信号，所述电压采样信号与所述表征峰谷电压差的参考信号进行比较，当所述电压采样信号达到所述表征峰谷电压差的参考信号时，则进行快速响应；

所述表征峰谷电压差的参考信号指的是，与所述峰谷电压差成比例的信号，或，与所述峰谷电压差和偏置电压之和成比例的信号。

本发明还提供一种led驱动电路，包括：

以上任意一种自适应快速响应电路和纹波消除模块，所述自适应快速响应电路的输出端与所述纹波消除模块连接，所述纹波消除模块与负载连接。

与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：通过检测得到负载负端的峰值电压和谷值电压，从而得到表征峰谷电压差的参考信号，将负载负端的电压采样信号与所述参考信号进行比较，根据比较结果来控制所述调节模块，从而调节纹波消除模块的调节电压，以实现快速响应。本发明能够根据输入变化实现快速响应，从而调节负载负端电压，简化了系统复杂度。

附图说明

图1为现有技术快速响应电路的结构示意图；

图2为本发明自适应快速响应电路的结构原理示意图；

图3为本发明基于图2的具体电路结构示意图；

图4为调节模块和纹波消除模块的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图2所示，示意了本发明自适应快速响应电路的一种基本电路结构。主要包括峰谷电压差检测电路，所述峰谷电压差检测电路检测负载负端峰值和谷值的电压，并经运算得到表征峰谷电压差的参考信号vref。所述的峰谷电压差检测电路可以采用多种实现方式，图3详细描述了峰值和谷值时刻的确定，并在峰值和谷值时刻再检测到峰值电压和谷值电压。无论采用何种形式，所述峰谷电压差检测电路包含了检测负载负端的峰值电压和谷值电压的功能，通过采样负载负端的电压并经运算得到表征峰值电压的信号和表征谷值电压的信号，可以采用纯数字方式、纯模拟方式或模数混合的方式实现。纯数字方式例如，采用高速模数转换器，通过高于工频的采样，当采样到的值经直接或间接处理后超过阈值时或为一段时间内的极值时，则判断为峰值或谷值，通过运算可以得到二者的压差。纯模拟方式则例如，通过采样一定期间的负载负端电压，通过运放、电容和开关连接的方式，使得电容上的电压跟随负载负端电压，从而使得电容上电压可以用来表征负载负端的峰值和谷值电压，并定期进行放电更新。本发明重点以模拟和数字混合的方式实现。

其中，通过采样负载负端电压，得到表征负载负端电压的电压采样信号vs，所述电压采样信号vs与所述表征峰谷电压差的参考信号vref进行比较，当所述电压采样信号vs达到所述表征峰谷电压差的参考信号vref时，则进行快速响应。虽然附图中示意了第二比较器comp2用于电压采样信号vs和参考信号vref的比较，但不限于这种方式，比较功能也可直接在峰谷电压差检测电路中实现。所述的快速相应则通过电压采样信号vs和参考信号vref比较后，输出快速响应控制信号，通过调节模块接收所述的快速响应控制信号，对纹波消除模块中的调节电压进行调节。

如图3所示，示意了本发明自适应快速响应电路的一种具体电路结构，基于附图2，所述的峰谷电压差检测电路包括峰谷时刻检测电路和采样保持电路，所述峰谷时刻检测电路检测负载负端的电压变化率，并将其与变化率阈值进行比较，得到表征负载负端电压vd的峰值和谷值时刻的信号；所述采样保持电路根据所述表征负载负端电压的峰值和谷值时刻的信号，分别在峰值和谷值时刻对负载负端电压作采样保持处理，以得到表征峰值时刻负载负端电压和谷值时刻负载负端电压的信号；

对所述峰值时刻的负载负端电压和谷值时刻的负载负端电压的信号作差处理后取绝对值，得到表征峰谷电压差的信号，对所述峰谷电压差作比例处理，得到表征所述峰谷电压差的参考信号vref，所述表征负载负端电压的电压采样信号与所述参考信号vref进行比较，当所述电压采样信号vs达到所述参考信号vref时，则进行快速响应。

所述峰谷时刻检测电路包括电压变化率检测模块dv/dt、第一比较器comp1和逻辑电路，所述电压变化率检测模块dv/dt接收表征负载负端电压vd的信号，并检测其电压变化率，得到表征负载负端电压变化率的信号，所述第一比较器comp1的其中一个输入端接收所述表征负载负端电压变化率的信号，另一个输入端则接收表征所述变化率阈值的参考信号vref1，所述第一比较器comp1输出表征峰值和谷值时刻的信号。由于需要分别采样峰值和谷值时刻的负载负端电压值，因此，所述的逻辑电路接收所述表征峰值和谷值时刻的信号后，需要将二者分离，分别输出表征峰值时刻的信号和表征谷值时刻的信号，所述采样保持电路分别接收所述表征峰值时刻的信号和表征谷值时刻的信号，并分别在峰值时刻和谷值时刻对负载负端电压进行采样，得到表征负载负端的峰值电压和谷值电压的信号。

将表征峰值和谷值时刻的信号进行分离，主要由逻辑电路实现。所述的逻辑电路包括分频电路(本实施例中为二分频电路f/2)、反相器和与门，所述第一比较器comp1的输出端分别与所述分频电路的输入端和所述与门的其中一个输入端连接，所述分频电路的输出端与所述采样保持电路连接，分频电路的输出端还与所述反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与所述与门的另一个输入端连接，所述与门的输出端与所述采样保持电路连接。由此可见，分频电路的输出端和与门的输出端分别输出峰值时刻和谷值时刻的信号，或者，分频电路的输出端和与门的输出端分别输出谷值时刻和峰值时刻的信号。因此，本发明并不严格地区别哪一部分是峰值时刻，哪一部分是谷值时刻，而只是将两个时刻分离，因为本发明只需要求得二者的差值，所以差值计算后可能为正，也可能为负，故需要进行绝对值模块/x/进行绝对值处理。所述表征负载负端的峰值电压和谷值电压的信号在减法器中作差值处理，在取绝对值后得到表征峰谷电压差的信号，所述表征峰谷电压差的信号输入比例调节电路k，得到与峰谷电压差成比例的表征峰谷电压差的参考信号vref，其中比例调节电路的比例系数为k。

通过第二比较器comp2对表征负载负端电压的信号与所述比例信号进行比较，当所述表征负载负端电压的信号达到所述参考信号vref信号时，则调节纹波消除模块的调节电压以调节负载负端电压。所述第二比较器comp2的输出端输出快速响应控制信号，由调节模块接收所述的快速响应控制信号，并输出调节信号至纹波消除模块。所述纹波消除模块的一端与负载负端连接，另一端连接到地。

本发明中，所述表征峰谷电压差的参考信号指的是，与所述峰谷电压差成比例的信号，或，与所述峰谷电压差和偏置电压之和成比例的信号，为了能够详细地说明电路结构和原理，故以上仅以前者为例进行详细描述。对于“与所述峰谷电压差和偏置电压之和成比例的信号”作为“所述表征峰谷电压差的参考信号”的情况，则可以在图3的基础上，在绝对值模块/x/与比例调节电路k之间增加能够实现“所述峰谷电压差和偏置电压之和”的电路模块，例如，加法器，等等。所述的偏置电压可以是定值，也可以自适应变化或由控制信号进行控制。

如图4所示，示意了调节模块和纹波消除模块的电路结构。所述的调节模块包括电流源i03和开关s1，所述的开关s1与第二比较器comp2的输出端连接。所述的调节模块与纹波消除模块连接，其中，纹波消除模块包括调整管m01、电流产生电路、电流源i01和第一电容c01，在本实施例中所述的调整管m01采用nmos，其第一端为漏极，其第二端为源极，其控制端为栅极。led负载的负端连接到调整管m01的漏极(即第一端)，调整管m01的源极(即第二端)连接到地。调整管m01的漏极和栅极(即控制端)之间连接电流产生电路。电流源i01和第一电容c01并联，且连接在调整管m01的栅极和地之间。调整管m01的控制端，即第一电容c01的一端，与所述调节模块连接，用以接收基准调节信号。

第一电容c01以及电流产生电路和电流源i01形成的滤波电路，其时间常数远大于工频周期，因此第一电容c01上的电压近似为没有纹波直流电压，使得经过调整管的电流近似为没有纹波的直流电流，从而实现经过led负载的电流纹波减小，输入电流纹波通过输入电容转化为调整管的漏源端的电压纹波，通过设置电流源的值可以控制调整管的漏源端电压纹波的直流分量。第一电容c01为该实现方式中纹波消除模块的容性元件，调节模块输出的基准调节信号对第一电容c01和电流产生电路的公共端进行上拉，即对第一电容c01进行充电。虽然本实施例中，电流产生电路采用了电流源的实现方式，但是还可以采用电流源以外的实现方式，例如，电阻，等等，该部分说明同样适用于其他实施例。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。