一种短路保护电路的制作方法

本实用新型涉及背光驱动技术领域，尤其涉及一种短路保护电路。

背景技术：

LED灯条在正常工作时，其工作电流必须要比较稳定，不然会损坏LED灯条。因此，现有LED灯条大多采用模拟调光方式的升压式LED恒流驱动线路，使输出至LED灯条的电流为恒定电流值。

现有模拟调光方式的升压式LED恒流驱动线路包括升压模块和背光负载(LED灯条)，升压模块将输入的几十伏电压升压为一百多伏或更高后输出。由于输出端为用户使用端，不可避免会出现输出短路的异常情况。当输出端短路时，由于整个模拟调光方式的升压式LED恒流驱动线路阻抗很小，使得回路中产生几十安培或更大的瞬间电流，很容易导致器件因为大电流冲击损坏。因此，如何抑制模拟调光方式的升压式LED恒流驱动线路中器件因短路产生的瞬间大电流而损坏是亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供的一种短路保护电路，有效解决了恒流驱动线路中器件因短路产生瞬间大电流而损坏的问题。

本实用新型实施例提供了一种短路保护电路，包括：

背光负载，还包括：驱动升压模块、恒流检测模块以及检测保护模块，

所述驱动升压模块的电压输出端与所述背光负载的负载输入端相连，用于向所述背光负载输出升压后的电压；

所述恒流检测模块的电压输入端与所述背光负载的负载输出端相连，第一电压输出端与所述驱动升压模块的反馈信号输入端相连，第二电压输出端接地，用于向所述驱动升压模块反馈所述背光负载是否为恒流输出；

所述检测保护模块的保护输入端与所述恒流检测模块的电压输入端相连，保护输出端与所述恒流检测模块的第一电压输出端或第二电压输出端相连，用于当所述背光负载的负载输入端与负载输出端短路时，减小输入所述恒流检测模块短路电流。

本实用新型实施例提供了一种短路保护电路。利用上述技术方案，能够通过驱动升压模块和恒流检测模块为背光负载提供恒定电流。当背光负载短路时，电路回路中产生较大的短路电流，由于检测保护模块的保护输入端与所述恒流检测模块的电压输入端相连，保护输出端与所述恒流检测模块的第一电压输出端或第二电压输出端相连，有效减少了流经恒流检测模块的电流，实现了对恒流检测模块的保护。经在板卡进行试验验证，板卡正常工作时输出电压180V，如果不加检测保护模块，当背光负载短路时，恒流检测模块马上过流击穿损坏，损坏率高达100％。当增加检测保护模块后，做同样的短路试验，反复二十多次，恒流检测模块都不会损坏。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中的一种短路保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一中的一种短路保护电路的电路图；

图3是本实用新型实施例一中的另一种短路保护电路的电路图；

图4是本实用新型实施例一中的又一种短路保护电路的电路图；

图5是本实用新型实施例一中的又一种短路保护电路的电路图；

图6是本实用新型实施例一中的又一种短路保护电路的电路图；

图7是本实用新型实施例一中的再一种短路保护电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本实用新型实施例一中的一种短路保护电路的结构示意图，本实施例可适用于对恒流驱动线路中器件进行短路保护的情况，如对恒流驱动线路中恒流检测模块进行短路保护的情况。

虽然现有LED恒流驱动线路自身(控制IC)部分已具有输出过流和短路的保护功能，但是控制IC的短路保护功能是在检测到短路瞬间大电流后开始。从检测到大电流信号到执行短路保护需要一定的延时，所以控制IC本身的短路保护功能并不能有效抑制短路瞬间的大电流。

本实施例中短路保护电路通过检测保护模块能够有效解决恒流驱动线路中器件因短路而损坏的问题。如图1所示，本实用新型实施例一提供的一种短路保护电路，包括：

背光负载11，还包括：驱动升压模块12、恒流检测模块13以及检测保护模块14，

驱动升压模块12的电压输出端与背光负载11的负载输入端相连，用于向背光负载11输出升压后的电压；

恒流检测模块13的电压输入端与背光负载11的负载输出端相连，第一电压输出端与驱动升压模块12的反馈信号输入端相连，第二电压输出端接地，用于向驱动升压模块12反馈背光负载11是否为恒流输出；

检测保护模块14的保护输入端与恒流检测模块13的电压输入端相连，保护输出端与恒流检测模块13的第一电压输出端或第二电压输出端相连，用于当背光负载11的负载输入端与负载输出端短路时，减小输入恒流检测模块13短路电流。

在本实施例中，该短路保护电路的工作原理是：背光负载11的负载输入端接收驱动升压模块12的电压输出端输出的升压后的电压，由于背光负载11在正常工作时为电路提供一定的阻抗，使得电路中的电流为直流恒定值。恒流检测模块13的电压输入端与背光负载11的负载输出端相连，第二电压输出端接地，然后通过第一电压输出端与驱动升压模块12反馈信号输入端相连，从而向驱动升压模块12反馈背光负载11是否为恒流输出。检测保护模块14的保护输入端与恒流检测模块13的电压输入端连接，检测保护模块14的保护输出端和恒流检测模块13的第一电压输出端或第二电压输出端连接，从而当背光负载11的负载输入端和负载输出端短路时，检测保护模块14与恒流检测模块13分流，从而减少流经恒流检测模块13的电流，以实现对恒流检测模块13的保护。

在本实施例中，背光负载11可以理解为给显示设备提供亮度的器件，背光负载11的发光强度可以决定显示设备的亮度。在背光负载11工作时，其工作电流要保持稳定，不然容易损坏背光负载11。驱动升压模块12可以理解为给背光负载11提供电压，以使背光负载11的电流恒定的模块。恒流检测模块13可以理解为检测背光负载11的电流是否恒定的模块。驱动升压模块12可以基于恒流检测模块13反馈的信号使背光负载11的电流恒定。检测保护模块14可以理解为对恒流检测模块13进行短路保护的模块。

其中，背光负载11可以为N个LED灯串联形成的LED灯条；N为大于1的正整数。驱动升压模块12通过电压输出端与背光负载11的负载输入端相连，背光负载11负载输出端与恒流检测模块13的电压输入端相连，然后通过恒流检测模块13的第二电压输出端接地，从而在背光负载11上产生压降。

恒流检测模块13电压输入端与背光负载11的负载输出端相连，第二电压输出端接地，第一电压输出端与驱动升压模块12的反馈信号输入端相连，向驱动升压模块12反馈背光负载11的电流，以判断背光负载11的电流是否恒定。如果背光负载11的电流不恒定，驱动升压模块12可以通过检测到的数据对背光负载11的电压进行调节，以保证恒流输出。

可以理解的是，根据背光负载11数量的不同，恒流检测模块13可以包括不同的器件。示例性的，如果背光负载11为一个，则恒流检测模块13可以设置为电阻(阻值可以根据实际情况进行设定)，通过检测该电阻的电压值确定流经背光负载11的电流值；如果背光负载11为至少两个，恒流检测模块13可以包括均流单元和检测单元。均流单元可以使各路背光负载11电流相同，检测单元可以用于确定各背光负载11是否为恒流输出。其中，检测单元可以设置为电阻(阻值可以根据实际情况进行设定)。

可以理解的是，由于恒流检测模块13阻值较小，可以是几欧姆或更小，故在电路短路时，恒流检测模块13容易被损坏。故本实施例中，可以将检测保护模块14的保护输入端与恒流检测模块13的电压输入端相连，保护输出端与恒流检测模块13的第一电压输出端或第二电压输出端相连，以与恒流检测模块13分流，实现对恒流检测模块13的保护。此外，本领域技术人员可以根据需求将恒流检测模块13并联至任意器件两端，以对该器件进行短路保护。

本实施例提供了一种短路保护电路，通过驱动升压模块和恒流检测模块为背光负载提供恒定电流。当背光负载短路时，电路回路中产生较大的短路电流，由于检测保护模块的保护输入端与所述恒流检测模块的电压输入端相连，保护输出端与所述恒流检测模块的第一电压输出端或第二电压输出端相连，有效减少了流经恒流检测模块的电流，实现了对恒流检测模块的保护。经在板卡进行试验验证，板卡正常工作时输出电压180V，如果不加检测保护模块，当背光负载短路时，恒流检测模块马上过流击穿损坏，损坏率高达100％。当增加检测保护模块后，做同样的短路试验，反复二十多次，恒流检测模块都不会损坏。

图2是本实用新型实施例一中的一种短路保护电路的电路图。进一步地，当背光负载11个数为1个时，恒流检测模块13为第一电阻R1，第一电阻R1的第一端作为电压输入端和第一电压输出端，第二端作为第二电压输出端。

如图2所示，第一电阻R1用于向驱动升压模块12反馈背光负载11是否为恒流输出。当背光负载11为1个时，可以理解为该短路保护电路为一路输出，故可以设置第一电阻R1进行恒流检测。具体地，驱动升压模块12的电压输出端与背光负载11负载输入端LED+相连，背光负载11负载输出端LED-和第一电阻R1第一端相连，负载输出端LED-和第一电阻R1的连接端和驱动升压模块12的反馈信号输入端LED_FB相连，以向驱动升压模块12反馈第一电阻R1的电压。驱动升压模块12的反馈信号输入端LED_FB根据第一电阻R1的电压和阻值，可以确定第一电阻R1的电流，即背光负载11的电流(背光负载11与第一电阻R1串联)，从而确定背光负载11是否为恒流输出。

图3是本实用新型实施例一中的另一种短路保护电路的电路图。在上述优化的基础上，当背光负载11个数为至少2个时，恒流检测模块13包括第二电阻R2和均流单元2；均流单元2的个数与背光负载11的个数相同；各均流单元2的均流输入端作为电压输入端与对应背光负载11的负载输出端相连，各均流单元2的均流输出端短接后作为第一电压输出端与第二电阻R2的第一端相连，用于调节对应背光负载11的输出电流，以使各背光负载11输出电流相同；第二电阻R2的第二端作为第二电压输出端，用于向驱动升压模块12反馈各背光负载11的总电流是否为恒流输出。

如图3所示，背光负载11的个数为至少2个时，可以认为短路保护电路为至少2路输出。各背光负载11可以由n个发光二极管组成，各发光二极管可以具有相同的参数。第一路中背光负载11可以由第一发光二极管D11……第二发光二极管D1n组成。第二路中背光负载11可以由第三发光二极管D21……第四发光二极管D2n组成。

当短路保护电路包括至少2个背光负载11时，为使各路背光负载11均流，恒流检测模块13包括第二电阻R2和均流单元2。均流单元2的个数与背光负载11个数相同，各均流单元2串联在第二电阻R2和对应的背光负载11间，以调节对应的背光负载11电流，使各背光负载11输出电流相同。

可以理解的是，各均流单元2可以由相同器件组成，也可以由不同器件组成，只要能够实现各路背光负载11输出电流相同即可。示例性的，各均流单元2可以通过耦合电感实现各背光负载11的均流。

第二电阻R2的第一端可以作为第一电压输出端与驱动升压模块12的反馈信号输入端相连，从而驱动升压模块12可以获得第二电阻R2的电压值，然后根据第二电阻R2的电压值和阻值确定第二电阻R2的电流，该电流可以为各背光负载11的总电流。驱动升压模块12通过监测各背光负载11的总电流是否恒定即可确定各背光负载11是否恒流。

进一步地，检测保护模块14的个数与均流单元2个数相同，各检测保护模块14的保护输入端与对应均流单元2的均流输入端相连，保护输出端与第二电阻R2的第一端或第二电阻R2的第二端相连。

如图3所示，各检测保护模块14的保护输入端与对应均流单元2的均流输入端相连，各检测保护模块14的保护输出端与第二电阻R2的第一端相连。

图4是本实用新型实施例一中的又一种短路保护电路的电路图。如图4所示，各检测保护模块14的保护输入端与对应均流单元2的均流输入端相连，各检测保护模块14的保护输出端与第二电阻R2的第二端相连。

进一步地，检测保护模块14的保护输入端与第二电阻R2的第一端相连，保护输出端与第二电阻R2的第二端相连。

图5是本实用新型实施例一中的又一种短路保护电路的电路图。如图5所示，检测保护模块14的保护输入端与第二电阻R2的第一端相连，检测保护模块14的保护输出端与第二电阻R2的第二端相连，即检测保护模块14并联在第二电阻R2两端，实现对第二电阻R2的保护。其中，检测保护模块14的个数可以为一个。

图6是本实用新型实施例一中的又一种短路保护电路的电路图。如图6所示，进一步地，均流单元2还包括均流子单元21和第三电阻22；均流子单元21的输入端作为均流单元2的均流输入端，输出端与第三电阻22的一端连接，用于调节对应背光负载11的电流；第三电阻22的另一端作为均流单元2的均流输出端，用于监测对应背光负载11的电流。

均流子单元21的输入端与对应背光负载11相连，用于调节对应背光负载11的电流。各均流子单元21的具体电路结构不作限定，可以由相同器件组成，也可以由不同器件组成，只要能够调节对应背光负载11的电流，使得各背光负载11电流相同即可。

第三电阻22串联至对应均流子单元21和第二电阻R2间，通过检测第三电阻22的电流，实现对背光负载11电流的监测。

进一步地，检测保护模块14为第一电容；第一电容的一端作为保护输入端，另一端作为保护输出端。

参见图2，将第一电容并联至第一电阻R1两端实现对第一电阻的短路保护。具体地，在正常工作时，假设背光负载11的负载输入端LED+和负载输出端LED-上的电压为100V，当背光负载11短路(即负载输入端LED+和负载输出端LED-短路)瞬间，输出的100V就会加在第一电阻R1上。由于第一电阻R1阻值很小(只有几欧姆或更小，可以认为是整个回路中最脆弱的器件)，此时100V电压会产生一个很大的电流流过第一电阻R1。另外，驱动升压模块12中的输出滤波电容C1上存储的能量也会释放出来，形成一个很大的瞬间峰值电流并流过第一电阻R1。

当第一电阻R1两端并联第一电容时，由于电容电压不能突变的物理特性，在短路瞬间，100V电压会先给第一电容充电，大部分电流会流过第一电容，只有小部分电流流过第一电阻R1，所以短路电流也会大大减少，从而实现了对第一电阻R1的保护，避免第一电阻R1被损坏。

改变第一电容的大小，可以调节流过第一电容和第一电阻R1电流的比例。可见，仅通过在想要保护的器件两端并联一个无极性电容即可实现对该器件的保护，成本低廉、电路简单且在制作PCB板时无需增加太多的空间。

可以理解的是，此处仅说明了当恒流检测模块13为第一电阻R1(此时，可以认为短路保护电路为一路输出)时，检测保护模块14对恒流检测模块13保护的工作原理。当恒流检测模块13为其他器件时(如图3-5所示，此时短路保护电路可以认为是多路输出，各路相互独立)，每一路都可以增加检测保护模块14(如第一电容)分别保护，第一电容可以根据实际电路情况加在最脆弱的位置。如图3所示，可以将检测保护模块14加在均流单元2的每一路上。如图4所示，可以将检测保护模块14并联在背光负载11下的所有器件上，如并联在均流单元2和第二电阻R2两端，当任一路发生短路时，都能起到保护作用。如图5所示，可以将检测保护模块14并联在第二电阻R2两端，实现对第二电阻R2的保护。当恒流检测模块13为其他器件时，检测保护模块14对恒流检测模块13保护的工作原理与第一电容对第一电阻R1进行短路保护的原理相同，在此不再赘述。

图7是本实用新型实施例一中的再一种短路保护电路的电路图。如图7所示，进一步地，驱动升压模块12包括驱动单元121和升压单元122；驱动单元121的信号输出端GATE与升压单元122的受控端相连，用于向升压单元122输出控制信号；升压单元122的升压输出端作为驱动升压模块12的电压输出端，用于根据控制信号向背光负载11输出升压后的电压。

在上述方案的基础上，驱动单元121还包括检测输入端LED_FB，检测输入端LED_FB与第一电压输出端相连，用于监测背光负载11是否为恒流输出。

驱动单元121通过外部端口PWM接收外部提供的PWM信号，经过驱动单元121的隔离放大后在信号输出端口GATE输出控制信号给升压单元122的受控端。升压单元122根据该控制信号对输入升压单元的几十伏电压进行升压后，通过升压单元122的升压输出端向背光负载11输出一百多伏的电压。

更加具体的，升压单元122包括第一开关管Q1、第四电阻R4、第一电感L1、二极管D1、第五电阻R5、第六电阻R6和滤波电容C1。其中，第四电阻R4可以为驱动电阻，第六电阻R6可以为采样电阻。由于第四电阻R4一端作为升压单元122的受控端与驱动单元121的信号输出端GATE相连，另一端与第一开关管Q1控制端相连。当信号输出端GATE提供给第四电阻R4高电平信号时，第四电阻R4上电压升高到达第一开关管Q1的导通电压，以导通第一开关管Q1。当信号输出端GATE提供给第四电阻R4低电平信号时，加在第四电阻R4上的电压低于第一开关管Q1的导通电压，第一开关管Q1关断。

其中，第一电感L1可以为储能电感，滤波电容C1可以为储能电容。驱动单元121接收到PWM信号并输出控制信号给第一开关管Q1。当控制信号控制第一开关管Q1导通时，第一电感L1将输入的几十伏电压进行储能。此时由滤波电容C1向背光负载11供电。二极管D1设置在第一电感L1和滤波电容C1间能够有效防止电流倒流。当控制信号控制第一开关管Q1关断时，第一电感L1释放能量对背光负载11供电，此时滤波电容C1进行充电。升压单元122通过储能升压后可以输出满足驱动背光负载11的高电压(一百多伏或更高)。

由于第六电阻R6与第一开关管Q1输出端连接，当第一开关管Q1导通时，流经第一开关管Q1的电流经过第六电阻R6，并在第六电阻R6上产生压降。所产生的压降与第一开关管Q1电流成比例，故驱动单元121的电流检测端CS能够通过检测第六电阻R6上的电压以判断流经第一开关管Q1的电流的大小。当第一开关管Q1的电流超过阈值，驱动单元121可以启动过流保护，防止第一开关管Q1因过流而损坏。此外，检测输入端LED_FB可以监测背光负载11的电流，如果背光负载11电流超过阈值，则驱动单元121可以启动过流保护，整个电路会不断被重启。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。