专利名称：短路保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种短路保护电路，主要用于LED恒流或恒压电源中的短路保护和过载保护。
技术背景在单级反激式隔离输出的LED电源中，输出短路或过流情况下，经常存在烧坏采样电阻、损坏控制芯片、损坏开关管、电源打嗝以及短路功耗大等问题。尤其电源打嗝以及短路功耗大的问题尤为严重。常见的保护方法均采用PWM控制芯片自带的过流/短路/过压/过温等保护接ロ。若采用的PWM芯片无此类保护功能时，需要采用其他方法来保护。常用的短路保护采用PWM控制芯片自身的闭环反馈回路，由于受到反馈环路速度的限制，经常会出现打嗝以及功耗大等现象。
发明内容本实用新型的目的就是设计ー种短路保护电路，降低了短路功耗，解决电源打嗝。为实现上述目的，本实用新型提出ー种短路保护电路，包括，光I禹隔离电路，其输入端VCCl输入来自LED电源的输出电压；保护开关电路，其输入端连接光耦隔离电路，其输出端连接LED电源的PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM ；当LED电源短路，其输出电压下降时，光耦隔离电路截止，使保护开关电路导通，将PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM拉低至低电位，使PWM控制芯片关断，停止工作，或者，直接关断PWM控制芯片的PWM输出，从而快速保护电源，实现低成本的过流保护和短路保护。还可包括稳压电路，所述LED电源的输出电压经稳压电路输入光耦隔离电路的输入端VCCI。本实用新型还提出一种短路保护电路，包括，光耦隔离电路，其输入端V-输入来自LED电源采样电阻Rsl上的电压，其输入端VCCl输入来自LED电源的输出电压；保护开关电路，其输入端连接光耦隔离电路，其输出端连接LED电源的PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM ；当LED电源短路过载，其采样电阻Rsl上的电压上升时，光耦隔离电路导通，使保护开关电路导通，将PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM拉低至低电位。还可包括稳压电路，所述LED电源的输出电压经稳压电路输入光耦隔离电路的输入端VCCI。本实用新型由于采用了光耦隔离电路和保护开关电路，利用短路/过载瞬间，LED电源的输出电压急速下降至零电压或低电压，采样电阻Rsl电压上升的原理，通过光耦隔离电路控制保护开关电路，进而控制LED电源原边的PWM控制芯片的供电电源VCC或者PWM控制芯片的PWM输出，利用PWM控制芯片普遍具有的VCC欠压关断功能，或直接关断PWM控制芯片的PWM输出，快速切断LED电源原边的输出，从而实现短路保护和过载保护。
图I为本实用新型实施例一的连接示意图；图2为本实用新型实施例一的电路方框示意图；图3为本实用新型实施例一的稳压电路的电路原理图；图4为本实用新型实施例一的光耦隔离电路和保护开关电路的电路原理图；图5为本实用新型实施例二或实施例三的连接示意图；图6为本实用新型实施例二或实施例三的电路方框示意图；图7为本实用新型实施例二的光耦隔离电路和保护开关电路的电路原理图；图8为本实用新型实施例三的光耦隔离电路和保护开关电路的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。实施例一如图I、图2所示，本实用新型实施例一包括，稳压电路，LED电源的输出电压V+经稳压电路输入光稱隔离电路的输入端VCCl ；光耦隔离电路；保护开关电路，其输入端连接光耦隔离电路，其输出端连接LED电源的PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM ；当LED电源短路，其输出电压下降时，光耦隔离电路截止，使保护开关电路导通，将PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM拉低至低电位，使PWM控制芯片关断，停止工作，或者，直接关断PWM控制芯片的PWM输出，从而快速保护电源。如图3所示为实施例一的稳压电路的电路原理图，可直接使用电源内部电路的VCCl整流模块。如图4所示，为实施例一的光耦隔离电路和保护开关电路的电路原理图，光耦隔离电路包括光耦Ul和电阻R2，保护开关电路包括电阻R3、NPN三极管Q2和稳压管DZ1，光耦隔离电路的输入端VCCl经电阻R2连接光耦Ul发光二极管的阳极，阴极接LED电源输出端的地，辅助线圈供电电压端+Vg，也可以用PWM控制芯片的电源端VCC，经电阻R3连接光耦Ul接收三极管的集电极，并连接NPN三极管Q2的基极，光耦Ul接收三极管的发射极接LED电源输入端的地，NPN三极管Q2的集电极连接PWM控制芯片的电源端VCC，发射极经稳压管DZl连接LED电源输入端的地。如没有采用稳压管DZl，则是NPN三极管Q2的发射极接LED电源输入端的地。采用稳压管DZl，三极管Q2导通时，VCC下降至稳压管DZl的击穿电压，该击穿电压值已能使PWM控制芯片停止工作。输出短路或重负载时，LED电源的输出电压V+快速降低，导致光耦隔离电路的输入端VCCl电压降低，光耦Ul关断，三极管Q2导通，VCC通过三极管Q2快速放电，PWM控制芯片停止工作，从而快速保护电源，实现低成本的过流保护和短路保护。[0034]实施例ニ和实施例三如图5、图6所示，本实用新型实施例ニ或实施例三包括，稳压电路，LED电源的输出电压V+经稳压电路输入光稱隔离电路的输入端VCCl ；光耦隔离电路，其输入端V-输入来自LED电源采样电阻Rsl上的电压；保护开关电路，其输入端连接光耦隔离电路，其输出端连接LED电源的PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM ；当LED电源短路过载，其采样电阻Rsl上的电压上升时，光耦隔离电路导通，使保护开关电路导通，将PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM拉低至低电位。实施例ニ或实施例三的稳压电路和实施例一的稳压电路相同。如图7所示，为实施例ニ的光耦隔离电路和保护开关电路的电路原理图，光耦隔离电路包括光耦仍、电阻1 3、1 4、1 5、1 6、1 9、1 11、电容03、〇4和TL431基准U2、U4 ;保护开关电路包括电阻RIO、NPN三极管Q2和稳压管DZ1，电阻R4、R5和R9依次串联后连接在光耦隔离电路的输入端VCCl和输入端V-之间，TL431基准U2的參考电压输入端连接其阴极端后连接电阻R4和R5的连接点，TL431基准U2的阳极端连接LED电源输出端的地，以提供+2. 5V的基准电压，电容C4连接在电阻R4和R5的连接点和LED电源输出端的地之间，用以滤波，电阻R5和R9的连接点连接TL431基准U4的參考电压输入端，TL431基准U4的阴极端连接光耦Ul发光二极管的阴极，阳极端连接LED电源输出端的地，电阻R6连接在光耦隔离电路的输入端VCCl和光耦Ul发光二极管的阳极之间，电阻Rll和电容C3串联后和电阻R6并联，PWM控制芯片的电源端VCC，也可以采用辅助线圈供电电压端+Vg，连接光耦Ul接收三极管的集电极，光耦Ul接收三极管的发射极经电阻RlO连接NPN三极管Q2的基极，并经电阻R3连接LED电源输入端的地，NPN三极管Q2的集电极连接PWM控制芯片的电源端VCC，发射极经稳压管DZl连接LED电源输入端的地。如没有采用稳压管DZl，则是NPN三极管Q2的发射极接LED电源输入端的地。当输出短路或负载过重时，流过采样电阻Rsl的电流快速増加，V-端电压升高，使得TL431基准U4导通，光耦Ul导通，三极管Q2导通工作，导致VCC快速放电，使得PWM控制芯片停止工作，从而快速保护电源。实施例ニ与实施例一目的相同，均为快速释放VCC电压，从而关断PWM控制芯片，而光耦工作状态相反。如图8所示，为实施例三的光耦隔离电路和保护开关电路的电路原理图，光耦隔离电路包括光耦 U3、电阻 R4、R5、R6、R7、R9、RlO、Rl I、TL431 基准 U2、U4 和电容 C2、C3、C4 ;保护开关电路包括电阻R8、R12和场效应管Q4，电阻R4、R5和R9依次串联后连接在光耦隔离电路的输入端VCCl和输入端V-之间，TL431基准U2的參考电压输入端连接其阴极端后连接电阻R4和R5的连接点，TL431基准U2的阳极端连接LED电源输出端的地，以提供+2. 5V的基准电压，电容C4连接在电阻R4和R5的连接点和LED电源输出端的地之间，用以滤波，电阻R5和R9的连接点连接TL431基准U4的參考电压输入端，TL431基准U4的阴极端连接光耦U3发光二极管的阴极，阳极端连接LED电源输出端的地，电阻R6连接在光耦隔离电路的输入端VCCl和光耦U3发光二极管的阳极之间，电阻Rll和电容C3串联后和电阻R6并联，辅助线圈供电电压端+Vg，也可以采用PWM控制芯片的电源端VCC，连接光耦U3接收三极管的集电极，光耦U3接收三极管的发射极经电阻R12连接场效应管Q4的栅极，并经电阻R7连接LED电源输入端的地，电阻RlO和电容C2串联后和电阻R7并联，场效应管Q4的漏极经电阻R8连接PWM控制芯片的脉宽调制信号输出端PWM，源极连接LED电源输入端的地。当LED电源输出过载或短路时，采样电阻Rsl电压升高，TL431基准U4导通、光耦U3导通，电容C2充电，场效应管Q4导通，从而关断PWM控制芯片的脉宽调制信号输出端PWM的输出。注在实施例二和实施例三中，TL431基准U2提供2. 5V基准电压。电阻R5、R9分压，当V-端采样电阻Rsl电压>=2. 5X1/11 = 0. 23V = 230mV时，TL431基准U4动作，对应的过载电流^ 0. 23/Rsl，若Rsl = I Q，对应过载电流=230mA。
权利要求1.短路保护电路，其特征在干包括， 光耦隔离电路，其输入端VCCl输入来自LED电源的输出电压； 保护开关电路，其输入端连接光耦隔离电路，其输出端连接LED电源的PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM ； 当LED电源短路，其输出电压下降时，光耦隔离电路截止，使保护开关电路导通，将PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM拉低至低电位。
2.根据权利要求I所述的短路保护电路，其特征在于还包括稳压电路，所述LED电源的输出电压经稳压电路输入光耦隔离电路的输入端VCCl。
3.根据权利要求I或2所述的短路保护电路，其特征在于所述光耦隔离电路包括光耦Ul和电阻R2，保护开关电路包括电阻R3和NPN三极管Q2，光耦隔离电路的输入端VCCl经电阻R2连接光耦Ul发光二极管的阳极，阴极接LED电源输出端的地，辅助线圈供电电压端+Vg或PWM控制芯片的电源端VCC经电阻R3连接光耦Ul接收三极管的集电极，并连接NPN三极管Q2的基板，光耦Ul接收三极管的发射极接LED电源输入端的地，NPN三极管Q2的集电极连接PWM控制芯片的电源端VCC，发射极接LED电源输入端的地。
4.根据权利要求3所述的短路保护电路，其特征在于所述保护开关电路还包括稳压管DZl，所述NPN三极管Q2的发射极经稳压管DZl连接LED电源输入端的地。
5.短路保护电路，其特征在于包括， 光耦隔离电路，其输入端V-输入来自LED电源采样电阻Rsl上的电压，其输入端VCCl输入来自LED电源的输出电压； 保护开关电路，其输入端连接光耦隔离电路，其输出端连接LED电源的PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM ； 当LED电源短路过载，其采样电阻Rsl上的电压上升时，光耦隔离电路导通，使保护开关电路导通，将PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM拉低至低电位。
6.根据权利要求5所述的短路保护电路，其特征在于还包括稳压电路，所述LED电源的输出电压经稳压电路输入光耦隔离电路的输入端VCCl。
7.根据权利要求5或6所述的短路保护电路，其特征在于所述光耦隔离电路包括光耦U1、电阻R3、R4、R5、R6、R9和TL431基准U2、U4 ;保护开关电路包括电阻RlO和NPN三极管Q2，电阻R4、R5和R9依次串联后连接在光耦隔离电路的输入端VCCl和输入端V-之间，TL431基准U2的參考电压输入端连接其阴极端后连接电阻R4和R5的连接点，TL431基准U2的阳极端连接LED电源输出端的地，以提供+2. 5V的基准电压，电阻R5和R9的连接点连接TL431基准U4的參考电压输入端，TL431基准U4的阴极端连接光耦Ul发光二极管的阴极，阳极端连接LED电源输出端的地，电阻R6连接在光耦隔离电路的输入端VCCl和光耦Ul发光二极管的阳极之间，辅助线圈供电电压端+Vg或PWM控制芯片的电源端VCC连接光耦Ul接收三极管的集电极，光耦Ul接收三极管的发射极经电阻RlO连接NPN三极管Q2的基板，并经电阻R3连接LED电源输入端的地，NPN三极管Q2的集电极连接PWM控制芯片的电源端VCC，发射极接LED电源输入端的地。
8.根据权利要求7所述的短路保护电路，其特征在于所述光耦隔离电路还包括电阻Rll和电容C3，电阻Rll和电容C3串联后和电阻R6并联；所述保护开关电路还包括稳压管DZl，所述NPN三极管Q2的发射极经稳压管DZl连接LED电源输入端的地。
9.根据权利要求5或6所述的短路保护电路，其特征在于所述光耦隔离电路包括光耦U3、电阻R4、R5、R6、R7、R9、RIO、TL431基准U2、U4和电容C2 ;保护开关电路包括电阻R8、R12和场效应管Q4，电阻R4、R5和R9依次串联后连接在光耦隔离电路的输入端VCCl和输入端V-之间，TL431基准U2的參考电压输入端连接其阴极端后连接电阻R4和R5的连接点，TL431基准U2的阳极端连接LED电源输出端的地，以提供+2. 5V的基准电压，电阻R5和R9的连接点连接TL431基准U4的參考电压输入端，TL431基准U4的阴极端连接光耦U3发光二极管的阴极，阳极端连接LED电源输出端的地，电阻R6连接在光耦隔离电路的输入端VCCl和光耦U3发光二极管的阳极之间，辅助线圈供电电压端+Vg或PWM控制芯片的电源端VCC连接光耦U3接收三极管的集电极，光耦U3接收三极管的发射极经电阻R12连接场效应管Q4的栅极，并经电阻R7连接LED电源输入端的地，电阻RlO和电容C2串联后和电阻R7并联，场效应管Q4的漏极经电阻R8连接PWM控制芯片的脉宽调制信号输出端PWM，源极连接LED电源输入端的地。
10.根据权利要求9所述的短路保护电路，其特征在于所述光耦隔离电路还包括电阻Rll和电容C3，电阻Rll和电容C3串联后和电阻R6并联。
专利摘要一种短路保护电路，包括，光耦隔离电路，输入端VCC1输入来自LED电源的输出电压，可同时输入端V-输入来自LED电源采样电阻Rs1的电压；保护开关电路，其输入端连接光耦隔离电路，其输出端连接LED电源的PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM；当LED电源短路，其输出电压下降时，或当LED电源短路过载，其采样电阻Rs1的电压上升时，光耦隔离电路截止或导通，使保护开关电路导通，将PWM控制芯片的电源端VCC或脉宽调制信号输出端PWM拉低至低电位，使PWM控制芯片关断，停止工作，或者，直接关断PWM控制芯片的PWM输出，从而快速保护电源。本实用新型降低了短路功耗，解决了电源打嗝。
文档编号H02H3/08GK202424102SQ20112048572
公开日2012年9月5日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者武果, 潘国齐, 肖国龙, 邵仲仪, 郭状龙, 龙季亮, 龚正平 申请人:中国科学院广州电子技术研究所, 佛山市顺德区嘉信灯饰有限公司