一种LED驱动电源及其输出端短路保护电路的制作方法

本发明涉及LED照明驱动电源领域，特别是涉及一种LED驱动电源及其输出端短路保护电路。

背景技术：

LED驱动电源一般要求具有输出短路保护功能，以避免在LED灯具生产、测试及维修过程中因输出端意外短路而损坏LED驱动电源内部的元器件。为此，一些中小功率LED驱动电源专用PWM控制芯片内置了输出短路保护功能，其工作原理是：PWM控制芯片提供了过热关断RT引脚，可以借助过热关断特性实现输出短路保护功能，但借助RT引脚实现过热保护时，在短路状态下，LED驱动电源不断重复“关闭—延迟—启动”操作，输出电压波动大，短路状态下，功耗依然较大，且这样的工作模式使得LED驱动电源处于重启状态，导致短路恢复时间较长。

由此可见，在短路状态下如何降低LED驱动电源的输出端短路保护电路的功耗是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种LED驱动电源及其输出端短路保护电路，用于在短路状态下降低LED驱动电源的输出端短路保护电路的功耗。

为解决上述技术问题，本发明提供一种LED驱动电源的输出端短路保护电路，包括：短路检测电路和短路关断电路，所述短路检测电路包括比较器、同相输入端电路和反相输入端电路，所述短路关断电路包括开关管；

所述同相输入端电路与所述反相输入端电路均与LED驱动电源的正输出端连接，且分别与所述比较器的同相输入端和反相输入端连接，在LED负载的正电源端和负电源端短路状态下，所述比较器输出低电平信号，否则输出高电平信号，所述开关管设置在所述LED负载的供电回路上，且所述开关管的控制端与所述比较器的输出端连接，在所述比较器输出低电平信号时截止，否则导通。

优选地，所述短路关断电路还包括第五电阻，所述开关管为NMOS；

所述第五电阻的第一端与所述NMOS的栅极连接，二者的公共端与所述比较器的输出端连接，所述第五电阻的第二端接地，所述NMOS的漏极与所述LED负载的负电源端连接，所述NMOS的源极与所述供电回路上的电流取样电阻连接。

优选地，所述反相输入端电路具体包括第一电阻和第二电阻，所述同相输入端电路具体包括第三电阻、第四电阻、PNP三极管、第六电阻和第七电阻；

其中，所述第一电阻和第二电阻串联，二者的公共端与所述比较器的反相输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述LED驱动电源的正输出端连接，所述第二电阻的另一端接地；

所述第三电阻和第四电阻串联，二者的公共端与所述比较器的同相输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述PNP三极管的集电极连接，所述PNP三极管的基极依次串联所述第六电阻和所述第七电阻，所述第六电阻和所述第七电阻的公共端与所述LED负载的负电源端连接，所述第七电阻的另一端接地，所述PNP三极管的发射极与所述LED驱动电源的正输出端连接，所述第四电阻的另一端接地。

优选地，所述反相输入端电路具体包括第一电阻和第二电阻，所述同相输入端电路具体包括第三电阻、第四电阻、PNP三极管、第六电阻、第七电阻、稳压二极管和电容；

其中，所述第一电阻和第二电阻串联，二者的公共端与所述比较器的反相输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述LED驱动电源的正输出端连接，所述第二电阻的另一端接地；

所述第三电阻和第四电阻串联，二者的公共端与所述比较器的同相输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述PNP三极管的集电极连接，所述PNP三极管的基极依次串联所述稳压二极管、所述第六电阻和所述第七电阻，且所述稳压二极管的负极与所述PNP三极管的基极连接，所述稳压二极管的正极与所述第六电阻连接，所述第六电阻的两端并联所述电容，所述第六电阻和所述第七电阻的公共端与所述LED负载的负电源端连接，所述第七电阻的另一端接地，所述PNP三极管的发射极与所述LED驱动电源的正输出端连接，所述第四电阻的另一端接地。

优选地，所述反相输入端电路具体包括第一电阻和第二电阻，所述同相输入端电路具体包括第三电阻、第四电阻、PMOS、第七电阻；

其中，所述第一电阻和第二电阻串联，二者的公共端与所述比较器的反相输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述LED驱动电源的正输出端连接，所述第二电阻的另一端接地；

所述第三电阻和第四电阻串联，二者的公共端与所述比较器的同相输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述PMOS的漏极连接，所述PMOS的栅极与所述第七电阻连接，二者的公共端与所述LED负载的负电源端连接，所述第七电阻的另一端接地，所述PMOS的源极与所述LED驱动电源的正输出端连接，所述第四电阻的另一端接地。

优选地，所述反相输入端电路具体包括第一电阻和第二电阻，所述同相输入端电路具体包括第三电阻、第四电阻、PMOS、第六电阻、第七电阻、稳压二极管；

其中，所述第一电阻和第二电阻串联，二者的公共端与所述比较器的反相输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述LED驱动电源的正输出端连接，所述第二电阻的另一端接地；

所述第三电阻和第四电阻串联，二者的公共端与所述比较器的同相输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述PMOS的漏极连接，所述PMOS的栅极依次串联所述第六电阻和所述第七电阻，所述第六电阻和所述第七电阻的公共端与所述LED负载的负电源端连接，所述第七电阻的另一端接地，所述PMOS的漏极与所述稳压二极管的正极连接，所述PMOS的源极与所述稳压二极管的负极连接，所述PMOS的源极还与所述LED驱动电源的正输出端连接，所述第四电阻的另一端接地。

优选地，所述同相输入端电路具体包括第一电阻和第二电阻，所述反相输入端电路具体包括第三电阻、第四电阻；

其中，所述第一电阻和第二电阻串联，二者的公共端与所述比较器的同相输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述LED驱动电源的正输出端连接，所述第二电阻的另一端接地；

所述第三电阻和第四电阻串联，二者的公共端与所述比较器的反相输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述LED负载的负电源端连接，所述第四电阻的另一端接地。

为解决上述技术问题，本发明还提供种一种LED驱动电源，包括LED驱动电源本体，还包括上述所述的输出端短路保护电路。

本发明所提供的LED驱动电源的输出端短路保护电路，包括：短路检测电路和短路关断电路，短路检测电路包括比较器、同相输入端电路和反相输入端电路，短路关断电路包括开关管。同相输入端电路与反相输入端电路均与LED驱动电源的正输出端连接，且分别与比较器的同相输入端和反相输入端连接，在LED负载的正电源端和负电源端短路状态下，比较器输出低电平信号，否则输出高电平信号，开关管设置在LED负载的供电回路上，且开关管的控制端与比较器的输出端连接，在比较器输出低电平信号时截止，否则导通。由此可见，与现有技术相比，本电路在短路状态下，并没有关闭LED驱动电源的输出电压，只是将LED负载的供电回路断开，因此，不涉及到电源的重启，进而能够克服不断重启而导致的功耗高的问题，另外，由于没有重启，则当短路故障恢复后，LED负载能够快速发光，因此短路恢复时间较短。本发明还公开一种LED驱动电源，有益效果相同。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种LED驱动电源的输出端短路保护电路的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种LED驱动电源的输出端短路保护电路图；

图3为本发明实施例提供的另一种LED驱动电源的输出端短路保护电路图；

图4为本发明实施例提供的另一种LED驱动电源的输出端短路保护电路图；

图5为本发明实施例提供的另一种LED驱动电源的输出端短路保护电路图；

图6为本发明实施例提供的另一种LED驱动电源的输出端短路保护电路图。

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，都属于本发明保护范围。

本发明的核心是提供一种LED驱动电源输出端短路保护电路，用于在短路状态下保护LED驱动电源的安全，并降低LED驱动电源输出端短路保护电路的功耗。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

图1为本发明实施例提供的一种LED驱动电源的输出端短路保护电路的结构图。如图1所示，LED驱动电源的输出端短路保护电路包括：包括：短路检测电路1和短路关断电路2，短路检测电路1包括比较器CP、同相输入端电路10和反相输入端电路11，短路关断电路2包括开关管；

同相输入端电路10与反相输入端电路11均与LED驱动电源的正输出端Uo连接，且分别与比较器CP的同相输入端和反相输入端连接，在LED负载3的正电源端LED+和负电源端LED-短路状态下，比较器CP输出低电平信号，否则输出高电平信号，开关管设置在LED负载的供电回路上，且开关管的控制端与比较器CP的输出端连接，在比较器CP输出低电平信号时截止，否则导通。

需要说明的是，本发明中没有给出LED驱动电源完整的电路图，只给出了输出端与LED负载的电路图，LED驱动电源的具体结构请参见现有技术，本实施例不再赘述。如图1所示，LED负载3包括多个LED(LED1-LEDn)，如果没有输出端短路保护电路的话，则LED负载3与电流取样电阻Rs串联，然后共同并联在LED驱动电源的输出端，从而使得LED负载3正常工作。当LED负载3的正电源端LED+和负电源端LED-没有短路状态下，短路检测电路1中的同相端输入电路10和反相端输入电路11检测不到短路信息，使得B点的电位大于A点的电位，从而使得比较器CP输出高电平信号，此时开关管处于导通状态；当LED负载3的正电源端LED+和负电源端LED-短路状态下，短路检测电路1中的同相端输入电路10和反相端输入电路11检测到短路信息，使得B点的电位小于A点的电位，从而使得比较器CP输出低电平信号，此时开关管处于截止状态，使得LED负载3所在供电回路断开，起到短路保护的作用。

此外，本实施例中当LED负载3出现短路状态下，短路关断电路2可以断开LED负载3的供电回路，但是并没有使LED驱动电源进入重启状态。这样就可以克服现有技术中LED驱动电源不断重复“关闭—延迟—启动”操作的问题，因此能够降低LED驱动电源的功耗，另外，当短路故障排除后，LED负载3所在的供电回路能够迅速恢复，则LED3能够迅速发光。

本实施例提供的LED驱动电源的输出端短路保护电路，包括：短路检测电路和短路关断电路，短路检测电路包括比较器、同相输入端电路和反相输入端电路，短路关断电路包括开关管。同相输入端电路与反相输入端电路均与LED驱动电源的正输出端连接，且分别与比较器的同相输入端和反相输入端连接，在LED负载的正电源端和负电源端短路状态下，比较器输出低电平信号，否则输出高电平信号，开关管设置在LED负载的供电回路上，且开关管的控制端与比较器的输出端连接，在比较器输出低电平信号时截止，否则导通。由此可见，与现有技术相比，本电路在短路状态下，并没有关闭LED驱动电源的输出电压，只是将LED负载的供电回路断开，因此，不涉及到电源的重启，进而能够克服不断重启而导致的功耗高的问题，另外，由于没有重启，则当短路故障恢复后，LED负载能够快速发光，因此短路恢复时间较短。

可以理解的是，在本实施例中，短路关断电路2中的开关管有多种选择，短路检测电路1中的同相输入端电路和反相输入端电路也有很多选择，具体的选择，二者可以相关配合。为了让本领域技术人员更加清楚实施例一所对应的电路的具体设定，下文中将具体给出多个不同的实施方式。

图2为本发明实施例提供的一种LED驱动电源的输出端短路保护电路图。作为优选地实施方式，短路关断电路2还包括第五电阻R5，开关管为NMOS(图中标号为Q1)；

第五电阻R5的第一端与NMOS的栅极连接，二者的公共端与比较器CP的输出端连接，第五电阻R5的第二端接地，NMOS的漏极与LED负载3的负电源端LED-连接，NMOS的源极与供电回路上的电流取样电阻Rs连接。本实施例中，R5作为泄放电阻。

实施例二

如图2所示，在上述实施例的基础上，反相输入端电路11具体包括第一电阻R1和第二电阻R2，同相输入端电路10具体包括第三电阻R3、第四电阻R4、PNP三极管Q2、第六电阻R6和第七电阻R7；

其中，第一电阻R1和第二电阻R2串联，二者的公共端A与比较器CP的反相输入端连接，第一电阻R1的另一端与LED驱动电源的正输出端Uo连接，第二电阻R2的另一端接地。

第三电阻R3和第四电阻R4串联，二者的公共端B与比较器CP的同相输入端连接，第三电阻R3的另一端与PNP三极管Q2的集电极连接，PNP三极管Q2的基极依次串联第六电阻R6和第七电阻R7(短路恢复电阻)，第六电阻R6和第七电阻R7的公共端与LED负载3的负电源端LED-连接，第七电阻R7的另一端接地，PNP三极管Q2的发射极与LED驱动电源的正输出端Uo连接，第四电阻R4的另一端接地。

本实施例提供的技术方案的工作原理如下：

1)在正常工作状态下，Q1导通，漏极电位低，PNP三极管Q2饱和导通，C-E间饱和压降V_CES2很小，在R1＝R3情况下，只要R4>R2，就能使B点电位大于A点电位，比较器CP输出高电平，Q1管仍处于导通状态。

2)当LED+端与LED-端短路时，Q2因零偏而截止，B点电位下降，比较器CP输出低电平，强迫Q1截止，Q1的漏极电位接近输出电压U_O，由于R7阻值可取150KΩ以上，在短路状态下流过R7的电流很小，驱动电源消耗的功率有限，因此进一步降低了功耗。

3)当短路故障排除后，由于R7的存在，结果LED负载3处于微弱导通状态，导致Q1漏极电位小于输出电压U_O，结果Q2处于饱和导通状态，B点电位V_B迅速上升，迫使比较器CP输出高电平，强迫Q1导通，实现了短路恢复功能。在短路状态下上电时，由于Q2的BE结没有正向偏置电压而截止，B点电位一定小于A点电位，因此比较器CP输出低电平，Q1管处于截止状态。

本实施例除了具有上述实施例的有益效果外，还具有元器件成本较低，且通用性较高的优点。

实施例三

图3为本发明实施例提供的另一种LED驱动电源的输出端短路保护电路图。如图3所示，反相输入端电路11具体包括第一电阻R1和第二电阻R2，同相输入端电路10具体包括第三电阻R3、第四电阻R4、PNP三极管Q2、第六电阻R6、第七电阻R7、稳压二极管Z和电容C；

其中，第一电阻R1和第二电阻R2串联，二者的公共端A与比较器CP的反相输入端连接，第一电阻R1的另一端与LED驱动电源的正输出端UO连接，第二电阻R2的另一端接地；

第三电阻R3和第四电阻R4串联，二者的公共端B与比较器CP的同相输入端连接，第三电阻R3的另一端与PNP三极管Q2的集电极连接，PNP三极管Q2的基极依次串联稳压二极管Z、第六电阻R6和第七电阻R7，且稳压二极管的负极与PNP三极管Q2的基极连接，稳压二极管的正极与第六电阻R6连接，第六电阻R6的两端并联电容C，第六电阻R6和第七电阻R7的公共端与LED负载3的负电源端LED-连接，第七电阻R7的另一端接地，PNP三极管Q2的发射极与LED驱动电源的正输出端Uo连接，第四电阻R4的另一端接地。

本实施例与实施例三的工作原理相同，这里不再赘述，所不同的就是本实施例在实施例二的基础上增加了稳压二极管Z和电容C，通过增加稳压二极管Z和电容C可以提高短路关断的速度。可以理解的是，稳压二极管Z和电容C可以的参数需要根据实际电路的参数综合选取，本实施例不做限定。

本实施例除了具有上述实施例的有益效果外，还具有元器件成本较低，且通用性较高的优点。

实施例四

图4为本发明实施例提供的另一种LED驱动电源的输出端短路保护电路图。作为优选的实施方式，反相输入端电路11具体包括第一电阻R1和第二电阻R2，同相输入端电路10具体包括第三电阻R3、第四电阻R4、PMOS(图中标号为Q2)、第七电阻R7；

其中，第一电阻R1和第二电阻R2串联，二者的公共端A与比较器CP的反相输入端连接，第一电阻R1的另一端与LED驱动电源的正输出端Uo连接，第二电阻R2的另一端接地；

第三电阻R3和第四电阻R4串联，二者的公共端B与比较器CP的同相输入端连接，第三电阻R3的另一端与PMOS的漏极连接，PMOS的栅极与第七电阻R7连接，二者的公共端与LED负载3的负电源端LED-连接，第七电阻R7的另一端接地，PMOS的源极与LED驱动电源的正输出端Uo连接，第四电阻R4的另一端接地。

本实施例与实施例二的工作原理相同，这里不再赘述，所不同的就是本实施例在实施例二的基础上将PNP三极管更换为PMOS，然后去掉了R6。当串联的LED芯片数量在3只以上时，则输出端短路保护电路中的小功率PNP三极管也可以用PMOS代替。

实施例五

图5为本发明实施例提供的另一种LED驱动电源的输出端短路保护电路图。如图5所示，反相输入端电路11具体包括第一电阻R1和第二电阻R2，同相输入端电路10具体包括第三电阻R3、第四电阻R4、PMOS(图中标号为Q2)、第六电阻R6、第七电阻R7、稳压二极管Z；

其中，第一电阻R1和第二电阻R2串联，二者的公共端A与比较器CP的反相输入端连接，第一电阻R1的另一端与LED驱动电源的正输出端Uo连接，第二电阻R2的另一端接地；

第三电阻R3和第四电阻R4串联，二者的公共端B与比较器CP的同相输入端连接，第三电阻R3的另一端与PMOS的漏极连接，PMOS的栅极依次串联第六电阻R6和第七电阻R7，第六电阻R6和第七电阻R7的公共端与LED负载3的负电源端LED-连接，第七电阻R7的另一端接地，PMOS的漏极与稳压二极管Z的正极连接，PMOS的源极与稳压二极管Z的负极连接，PMOS的源极还与LED驱动电源的正输出端Uo连接，第四电阻R4的另一端接地。

本实施例与实施例四的工作原理相同，这里不再赘述，所不同的就是本实施例增加了第六电阻R6和稳压二极管Z，当输出电压U_O大于PMOS的GS极最大耐压时，需要在Q2的GS极并联起箝位作用的稳压二极管Z；反之，当输出电压U_O小于PMOS的GS极最大耐压时，则无须在Q2管的GS极并联稳压二极管Z，并取消限流电阻R6，如实施例四。可以理解的是，稳压二极管Z的参数需要根据实际电路的参数综合选取，本实施例不做限定。

本实施例除了具有上述实施例的有益效果外，还具有元器件成本较低，且通用性较高的优点。

实施例六

图6为本发明实施例提供的另一种LED驱动电源的输出端短路保护电路图。在上述实施例的基础上，作为优选的实施方式，同相输入端电路10具体包括第一电阻R1和第二电阻R2，反相输入端电路11具体包括第三电阻R3、第四电阻R4；

其中，第一电阻R1和第二电阻R2串联，二者的公共端A与比较器CP的同相输入端连接，第一电阻R1的另一端与LED驱动电源的正输出端Uo连接，第二电阻R2的另一端接地；

第三电阻R3和第四电阻R4串联，二者的公共端B与比较器CP的反相输入端连接，第三电阻R3的另一端与LED负载的负电源端LED-连接，第四电阻R4的另一端接地。

本实施例与实施例二-实施例四有较大不同，所用的元器件更少，工作原理如下：

1)当LED+端与LED-端短路时，在R1＝R3情况下，只要R4>R2，就能保证比较器CP输出低电平，强迫Q1关断，漏极电位等于输出电压U_O，在R3和R4的阻值大情况下，可保证短路状态下输出功率很小。

2)在短路故障排除后，由于电阻R3、R4的存在，导致LED芯片处于微弱导通状态，Q1的漏极电位较低，只要R4阻值不太大，就能保证B点电位小于A点电位，使比较器CP输出高电平，迫使NMOS导通，实现了短路恢复功能。

可以理解的是，本实施例中，即要保证R4的阻值不能过大，并且还要保证R3和R4的阻值足够大，因此，需要保证R3的阻值足够大。

本实施例除了具有上述实施例的有益效果外，还具有元器件成本较低，且通用性较高的优点。

需要说明的是，本发明中所述的接地都是指公共电位参考点。

在上述各实施例的基础上，本发明还公开一种LED驱动电源。该LED驱动电源包括LED驱动电源本体，还包括上述任意一个实施例所述的输出端短路保护电路。

由于LED驱动电源本体为现有技术，本实施例不再赘述，另外输出端短路保护电路的各个实施方式在上述中已经详细描述，因此，本实施例也不再赘述。

本实施例提供的LED驱动电源中的输出端短路保护电路，包括：短路检测电路和短路关断电路，短路检测电路包括比较器、同相输入端电路和反相输入端电路，短路关断电路包括开关管。同相输入端电路与反相输入端电路均与LED驱动电源的正输出端连接，且分别与比较器的同相输入端和反相输入端连接，在LED负载的正电源端和负电源端短路状态下，比较器输出低电平信号，否则输出高电平信号，开关管设置在LED负载的供电回路上，且开关管的控制端与比较器的输出端连接，在比较器输出低电平信号时截止，否则导通。由此可见，与现有技术相比，本电路在短路状态下，并没有关闭LED驱动电源的输出电压，只是将LED负载的供电回路断开，因此，不涉及到电源的重启，进而能够克服不断重启而导致的功耗高的问题，另外，由于没有重启，则当短路故障恢复后，LED负载能够快速发光，因此短路恢复时间较短。

以上对本发明所提供的LED驱动电源及其输出端短路保护电路进行了详细介绍。说明书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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。