一种LED保护电路的制作方法

本发明涉及电源保护电路技术领域，更具体地说，尤其涉及一种LED保护电路。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，各种各样的电子设备已广泛应用于人们的日常生活以及工作中，为人们的生活以及工作带来了极大的便利。

LED恒流源(漏)驱动电路由于结构简单，外围器件少以及成本低等优点被广泛应用，基于便携设备照相机，随着用户对其便携设备照相机的要求不断提高，LED驱动芯片的驱动电流也随之越来越大，为了防止LED灯珠短路而引起芯片烧毁的问题发生，需要在芯片内加入短路保护电路是很有必要的。

但是，传统的保护电路电路结构复杂、元器件数量多且成本较高。

那么，如何提供一种电路简单且成本低的LED保护电路结构，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种LED保护电路，该保护电路具有电路结构简单，性能可靠、成本低、触发后可以检测电路状态、具备短路故障解除后自动恢复等优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种LED保护电路，所述LED保护电路包括：LED驱动电路、比较电路、滤波延时电路、保护状态检测电路以及基准电路；

其中，所述LED驱动电路用于为LED提供驱动电流；所述基准电路用于提供基准电压；所述比较电路用于比较所述基准电压和所述LED的阴极电压；所述滤波延时电路用于对所述比较电路输出的电平信号进行滤波处理；所述保护状态检测电路用于检测所述LED的工作状态。

优选的，在上述LED保护电路中，所述LED驱动电路包括：第一可控电流源、LED、第一场效应管以及第二场效应管；

其中，所述第一可控电流源的一端与所述LED保护电路的电压输入端连接，所述第一可控电流源的另一端与所述第一场效应管的漏极连接，所述第一场效应管的源极接地连接，所述第一场效应管的栅极与所述第二场效应管的栅极连接，所述第一场效应管的栅极与所述第一场效应管的漏极连接，所述第二场效应管的源极接地连接，所述第二场效应管的漏极与所述LED的阴极连接，所述LED的阳极与所述电压输入端连接。

优选的，在上述LED保护电路中，所述LED驱动电路还包括：第三场效应管；

其中，所述第三场效应管的源极接地连接，所述第三场效应管的漏极与所述第一场效应管的栅极和所述第二场效应管的栅极的连接节点连接，所述第三场效应管的栅极与所述LED保护电路的电压输出端连接。

优选的，在上述LED保护电路中，所述基准电路包括：第一电阻、第二可控电流源、第四场效应管以及第三可控电流源；

其中，所述第一电阻的一端与所述电压输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二可控电流源的一端连接，所述第二可控电流源的另一端接地连接，所述第四场效应管的漏极与所述第一电阻和所述第二可控电流源的连接节点连接，所述第四场效应管的源极通过所述第三可控电流源接地连接，所述第四场效应管的栅极与所述LED保护电路的电压输出端连接。

优选的，在上述LED保护电路中，所述比较电路包括：比较器；

其中，所述比较器的反相输入端与所述LED的阴极和所述第二场效应管的漏极的连接节点连接，所述比较器的正相输入端与所述第一电阻和所述第二可控电流源的连接节点连接，所述比较器的输出端与所述滤波延时电路连接。

优选的，在上述LED保护电路中，所述滤波延时电路包括：第五场效应管、第六场效应管、第四可控电流源、第五可控电流源、电容、施密特器以及反相器；

其中，所述第五场效应管的源极通过所述第四可控电流源与所述电压输入端连接，所述第五场效应管的栅极与所述第六场效应管的栅极连接，所述比较器的输出端与所述第五场效应管的栅极和所述第六场效应管的栅极的连接节点连接，所述第五场效应管的漏极与所述第六场效应管的漏极连接，所述第六场效应管的源极通过所述第五可控电流源接地连接，所述电容的一端与所述第五场效应管的漏极和所述第六场效应管的漏极的连接节点连接，所述电容的另一端接地连接，所述施密特器的一端与所述第五场效应管的漏极和所述第六场效应管的漏极的连接节点连接，所述施密特器的另一端与所述反相器的一端连接，所述反相器的另一端与所述电压输出端连接。

优选的，在上述LED保护电路中，所述保护状态检测电路包括：第七场效应管以及第六可控电流源；

其中，所述第七场效应管的漏极与所述LED的阴极和所述第二场效应管的漏极的连接节点连接，所述第七场效应管的源极通过所述第六可控电流源接地连接，所述第七场效应管的栅极与所述LED保护电路的电压输出端连接。

通过上述描述可知，本发明提供的一种LED保护电路包括：LED驱动电路、比较电路、滤波延时电路、保护状态检测电路以及基准电路；其中，所述LED驱动电路用于为LED提供驱动电流；所述基准电路用于提供基准电压；所述比较电路用于比较所述基准电压和所述LED的阴极电压；所述滤波延时电路用于对所述比较电路输出的电平信号进行滤波处理；所述保护状态检测电路用于检测所述LED的工作状态。

该LED保护电路具有电路结构简单，性能可靠、成本低、触发后可以检测电路状态、具备短路故障解除后自动恢复等优点。

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为本发明实施例提供的一种LED保护电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种LED保护电路的结构示意图。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种LED保护电路的结构示意图。

所述LED保护电路包括：LED驱动电路1、比较电路4、滤波延时电路5、保护状态检测电路2以及基准电路3。

其中，所述LED驱动电路1用于为LED提供驱动电流；所述基准电路3用于提供基准电压；所述比较电路4用于比较所述基准电压和所述LED的阴极电压；所述滤波延时电路5用于对所述比较电路4输出的电平信号进行滤波处理；所述保护状态检测电路2用于检测所述LED的工作状态。

具体的，通过直接检测LED阴极电压和基准电压之间的大小关系，以此判断所述LED是否发生短路现象，并且通过设置保护状态检测电路，可以实时检测LED驱动电路的电路状态，即LED的工作状态，大大减少了LED保护电路的规模，又增加了LED保护电路的可靠性。

进一步的，如图1所示，所述LED驱动电路1包括：第一可控电流源I1、LED、第一场效应管NM1以及第二场效应管NM2。

其中，所述第一可控电流源I1的一端与所述LED保护电路的电压输入端VDD连接，所述第一可控电流源I1的另一端与所述第一场效应管NM1的漏极连接，所述第一场效应管NM1的源极接地GND连接，所述第一场效应管NM1的栅极与所述第二场效应管NM2的栅极连接，所述第一场效应管NM1的栅极与所述第一场效应管的漏极NM1连接，所述第二场效应管NM2的源极接地GND连接，所述第二场效应管NM2的漏极与所述LED的阴极连接，所述LED的阳极与所述电压输入端VDD连接。

具体的，所述第一可控电流源I1可以为任意形式的可控电流源，在本发明实施例中并不作限定，所述第一场效应管NM1和所述第二场效应管NM2为N型场效应管，所述第一场效应管NM1和所述第二场效应管NM2组成电流镜电路，所述第一可控电流源I1、所述第一场效应管NM1以及所述第二场效应管NM2组成的电流电路为恒流驱动电路，用于驱动所述LED发光二极管。

进一步的，如图2所示，所述LED驱动电路1还包括：第三场效应管NM3。

其中，所述第三场效应管NM3的源极接地GND连接，所述第三场效应管NM3的漏极与所述第一场效应管NM1的栅极和所述第二场效应管NM2的栅极的连接节点连接，所述第三场效应管NM3的栅极与所述LED保护电路的电压输出端VSP连接。

具体的，所述第三场效应管NM3为N型场效应管，为所述LED驱动电路的使能控制电路，用于导通或关闭所述LED驱动电路。当所述第三场效应管NM3导通时，所述第一场效应管NM1的栅极电压和所述第二场效应管NM2的栅极电压均被拉低，所述第一场效应管NM1和所述第二场效应管NM2均处于关闭状态；当所述第三场效应管NM3关闭时，所述第一场效应管NM1和所述第二场效应管NM2处于导通状态；也就是说，当所述LED短路时，控制所述第三场效应管NM3导通，以使所述第一场效应管NM1和所述第二场效应管NM2关闭，进而在LED短路的情况下保护其它电路结构。

进一步的，如图1所示，所述基准电路3包括：第一电阻R1、第二可控电流源I2、第四场效应管NM4以及第三可控电流源I3。

其中，所述第一电阻R1的一端与所述电压输入端VDD连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第二可控电流源I2的一端连接，所述第二可控电流源I2的另一端接地GND连接，所述第四场效应管NM4的漏极与所述第一电阻R1和所述第二可控电流源I2的连接节点连接，所述第四场效应管NM4的源极通过所述第三可控电流源I3接地GND连接，所述第四场效应管NM4的栅极与所述LED保护电路的电压输出端VSP连接。

具体的，所述第二可控电流源I2和所述第三可控电流源I3可以为任意形式的可控电流源，在本发明实施例中并不作限定，所述第四场效应管NM4为N型场效应管，所述第一电阻R1和所述第二可控电流源I2用于产生固定压降，所述第四场效应管NM4和所述第三可控电流源I3用于产生迟滞窗口电压，用于为所述比较电路4提供基准电压。

进一步的，如图1所示，所述比较电路4包括：比较器COMP。

其中，所述比较器COMP的反相输入端与所述LED的阴极和所述第二场效应管NM2的漏极的连接节点连接，所述比较器COMP的正相输入端与所述第一电阻R1和所述第二可控电流源I2的连接节点连接，所述比较器的COMP输出端与所述滤波延时电路5连接。

具体的，通过检测所述LED的阴极电压和基准电压之间的大小关系，以此判断所述LED是否发生短路现象，当整个保护电路没有开启时，比较器COMP被使能信号EN_SP关闭，所有可控电流源均被关闭，既防止误触发，同时也降低了静电功耗。

进一步的，如图1所示，所述滤波延时电路5包括：第五场效应管PM1、第六场效应管NM5、第四可控电流源I4、第五可控电流源I5、电容C、施密特器Schmitt以及反相器INV1。

其中，所述第五场效应管PM1的源极通过所述第四可控电流源I4与所述电压输入端VDD连接，所述第五场效应管PM1的栅极与所述第六场效应管NM5的栅极连接，所述比较器COMP的输出端与所述第五场效应管PM1的栅极和所述第六场效应管NM5的栅极的连接节点连接，所述第五场效应管PM1的漏极与所述第六场效应管NM5的漏极连接，所述第六场效应管NM5的源极通过所述第五可控电流源I5接地GND连接，所述电容C的一端与所述第五场效应管PM1的漏极和所述第六场效应管NM5的漏极的连接节点连接，所述电容C的另一端接地GND连接，所述施密特器Schmitt的一端与所述第五场效应管PM1的漏极和所述第六场效应管NM5的漏极的连接节点连接，所述施密特器Schmitt的另一端与所述反相器INV1的一端连接，所述反相器INV1的另一端与所述电压输出端VSP连接。

具体的，所述第四可控电流源I4和所述第五可控电流源I5可以为任意形式的可控电流源，在本发明实施例中并不作限定，所述第五场效应管PM1为P型场效应管，所述第六场效应管NM5为N型场效应管，所述滤波延时电路5主要用于滤除比较电路4输出的“毛刺”信号，以防止由于外界因素导致LED阴极电压瞬间升高从而触发保护电路的问题。

进一步的，如图1所示，所述保护状态检测电路2包括：第七场效应管NM6以及第六可控电流源I6。

其中，所述第七场效应管NM6的漏极与所述LED的阴极和所述第二场效应管NM2的漏极的连接节点连接，所述第七场效应管NM6的源极通过所述第六可控电流源I6接地连接，所述第七场效应管NM6的栅极与所述LED保护电路的电压输出端VSP连接。

具体的，所述第六可控电流源I6可以为任意形式的可控电流源，在本发明实施例中并不作限定，所述第七场效应管NM6为N型场效应管，所述保护状态检测电路实时检测LED驱动电路的电路状态，即LED的工作状态，当LED的短路故障消除后，该电流会在LED上产生足够大的压降，为下一步退出短路保护提供依据。

下面对所述LED保护电路的具体原理进行阐述说明。

如图2所示，当LED有电流流过时，LED本身会产生压降，其大小表示为VLED，由此所述比较器的反相输入端的电压VN＝VDD-VLED，所述基准电路产生的基准电压为VDD-I2×R1，即所述比较器的正相输入端的电压VP＝VDD-I2×R1，当LED短路时，VLED为0，即VN＝VDD＞VP＝VDD-I2×R1，比较器发生翻转，经过所述滤波延时电路处理后，输出高电平，此时第四场效应管NM4导通，那么基准电压变化为VDD-(I2+I3)×R1。

也就是说，当所述LED保护电路被触发后，由于基准电压VDD-I2×R1和VDD比较接近，那么通过设置第四场效应管NM4和第三可控电流源I3，使其基准电压再次降低为VDD-(I2+I3)×R1，以防止保护电路因外界因素而产生振荡。

如图2所示，当所述LED保护电路被触发后，所述LED保护电压的电压输出端VSP输出高电平，所述第七场效应管NM6导通，所述第六可控电流源I6被打开，用于实时监控LED的状态，如果短路故障被解除后，所述比较器的反相输入端的电压VN下降至低于所述比较器的正相输入端的电压VP，此时所述第七场效应管NM6关闭，所述第六可控电流源I6自动关闭。

如图2所示，当所述LED保护电路被触发后，所述第三场效应管NM3导通，进而所述第一场效应管NM1和所述第二场效应管NM2关闭，用于在LED短路的情况下保护其它电路结构。

由此可知，该保护电路通过直接检测LED阴极电压和基准电压之间的大小关系，以此判断所述LED是否发生短路现象，并且通过设置保护状态检测电路，可以实时检测LED驱动电路的电路状态，即LED的工作状态，大大减少了LED保护电路的规模，又增加了LED保护电路的可靠性，并且当故障解除后，LED保护状态可以自动解除。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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。