一种led灯故障处理方法、led驱动器及led灯的制作方法

专利名称：一种led灯故障处理方法、led驱动器及led灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子应用领域，尤其涉及一种LED灯故障处理方法、LED驱动器及LED 灯。
背景技术：
由于LED灯在节能减排中的巨大作用，近几年LED产业增长迅速，在景观照明领域 已得到越来越广的应用。在一些发达国家(例如日本和德国等)，LED灯已经走进了超市， 走入了平常老百姓的家庭。伴随着LED行业的快速发展，与LED相关的标准和产业也发展迅速。LED发展到今 天，光源部分(灯珠)技术已经基本成熟，其寿命一般在70000 100000小时，影响其寿命 的关键因素还是在于LED驱动器部分。而LED灯的故障有70%以上都是来自LED驱动器， 所以LED驱动器的好坏直接关系到整个LED灯的使用寿命。为了满足LED灯节能环保的要求，LED驱动器一般采用开关电源，与传统灯具 相比，开关电源具有效率高，功率因数(Power Factor)高，总谐波分量(Total Harmonic Distortion)小等优点。随着LED领域的规范化和相关标准的出炉，一般要求LED驱动器采用隔离型。对 于小功率LED照明产品，其隔离型LED驱动器一般使用反激(Flyback)和单级PFC (1-Stage PFC)拓扑，其中优选是单级PFC拓扑，因为其具有电路结构简单，成本低廉，功率因数高，总 谐波分量小等优点。单级PFC的原理框图如图1示市电输入经过开关电源原边的整流电 路到变压器，开关管的通断使变压器能量从原边传到副边，在副边进行整流后向LED负载 传送。同时，LED驱动器对副边输出的直流信号采样后，通过光耦合器传送到原边脉冲宽度 调制(PWM, Pulse Width Modulation)控制集成电路(IC，Integrated Circuit)，从而形成 负反馈。但是，发明人在实施本发明的过程中发现，上述LED驱动器存在明显缺陷在LED安全方面的认证试验(例如UL)中有一项测试为检测光耦合器开路时， LED驱动器是否满足安全需求。如果试验中LED驱动器输出功率减小，则判定为合格。如果 输出功率增加，则要求在LED驱动器损坏之前，其安全器件(例如变压器)的温升不能超过 限值。对于普通电路，光耦合器开路时输出电压上升，可以通过检测变压器原边绕组的 电压变化来设计保护电路。而对于LED驱动器，由于其负载是LED灯，LED驱动器输出电压 由于受LED负载的钳位(LED负载的特性)，所以在光耦合器开路时，LED驱动器输出电压不 会改变，但输出电流会增加，从而使输出功率增加、温度上升。所以目前的LED驱动器无法通过安全方面的认证试验；同时，上述情况也说明目 前的LED驱动器在安全方面存在隐患。要解决此问题，一般会想到的做法是增加一个过流保护电路，但这需要增加一个 额外的光耦合器来实现，大大增加了设计成本。同时，对于LED日光灯和球泡灯这样的场合，由于其尺寸特别小，对LED驱动器体积的限制只允许存在一个光耦合器。

发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种LED灯故障处理方法、LED驱动器及LED灯，能够有效的解决LED驱动器的安全问题，特别是光耦合器发生故障时的安全问 题。同时，本发明提供的LED灯故障处理方法、LED驱动器及LED灯实现简单、成本低廉、对 于小体积、低成本、低功率的LED驱动器特别适合，能有效解决其在安全方面的问题。为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种LED灯故障处理方法，在LED驱 动器正常工作时，市电通过开关电源原边的整流电路加载到变压器原边，经过变压器变压 后，通过与开关电源副边的整流电路向LED灯输出直流电；LED驱动器对所述开关电源副边的整流电路输出的直流电进行采样；并通过光耦 合器向PWM控制IC传送；PWM控制IC根据采样的直流电信号，通过控制所述开关管的通断， 调整所述开关电源副边的整流电路输出的直流电电压。在所述LED驱动器正常工作时，安全链单元对所述光耦合器进行采样，检测所述 光耦合器是否出现故障；当所述安全链单元检测到所述光耦合器故障时，所述安全链单元控制所述PWM控 制IC减小其输出的PWM波占空比，降低所述变压器副边电压，使所述LED驱动器处于保护 状态。其中，当所述安全链单元检测到所述光耦合器故障时，所述安全链单元控制所述 PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，降低所述变压器副边电压，使所述LED驱动器处于 保护状态包括在所述光耦合器故障时，所述安全链单元控制所述PWM控制IC减小其输出的PWM 波占空比；开关管根据PWM控制IC输出的PWM波占空比，减少其导通的时间，使变压器原边 电压导通时间缩短；变压器副边的整流电路输出的直流电电压降低；当所述副边的整流电路输出的直流电电压低于LED灯的导通电压时，所述LED驱 动器处于保护状态。其中，安全链单元对所述光耦合器进行采样，以及控制所述PWM控制IC的方式包 括安全链单元在所述光耦合器的高端进行采样，当检测到所述光耦合器故障时，所 述安全链单元对所述PWM控制IC的相应管脚进行拉电流(SOURCE CURRENT)，使所述PWM控 制IC减小其输出的PWM波占空比；或安全链单元在所述光耦合器的高端进行采样，当检测到所述光耦合器故障时，所 述安全链单元对所述PWM控制IC的相应管脚进行灌电流(SINKCURRENT)，使所述PWM控制 IC减小其输出的PWM波占空比；或安全链单元在所述光耦合器的低端进行采样，当检测到所述光耦合器故障时，所 述安全链单元对所述PWM控制IC的相应管脚进行拉电流，使所述PWM控制IC减小其输出 的PWM波占空比；或
安全链单元在所述光耦合器的低端进行采样，当检测到所述光耦合器故障时，所 述安全链单元对所述PWM控制IC的相应管脚进行灌电流，使所述PWM控制IC减小其输出 的PWM波占空比。相应地，本发明实施例还提供了一种LED驱动器，包括变压器，用于对外部输入 的电压进行调压，所述变压器的原边与开关电源原边的整流电路相连，所述变压器的副边 与开关电源副边的整流电路相连；开关管，用于控制所述变压器原边电压的通断；开关电 源原边的整流电路，用于将市电转换成直流电；开关电源副边的整流电路，用于对所述变压 器副边电流整流，并向LED灯输出直流电；其特征在于，所述LED驱动器还包括采样单元，用于对所述开关电源副边的整流电路输出的直流电进行采样；光耦合器，用于将所述采样单元采样的直流电信号进行光电隔离处理后，通过安 全链单元向PWM控制IC传送；PWM控制IC，用于根据安全链单元传送的直流电信号，通过控制所述开关管的通 断，调整所述开关电源副边的整流电路输出的直流电电压；安全链单元，连接于所述光耦合器与所述PWM控制IC之间，用于对所述光耦合器 进行采样检测，在所述光耦合器故障时，减小所述PWM控制IC输出的PWM波占空比，使所述 变压器副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。其中，安全链单元在所述光耦合器故障时，控制所述PWM控制IC减小其输出的PWM 波占空比；则所述开关管根据PWM控制IC输出的PWM波占空比的减小，从而减少所述开关管的 导通时间；变压器副边经开关电源副边的整流电路输出的直流电电压降低；当所述开关电 源副边的整流电路输出的直流电电压低于LED灯的导通电压时，所述LED驱动器处于保护 状态。其中，一种安全链单元实现方式为安全链单元一端与所述光耦合器的高端连接， 另一端与所述PWM控制IC连接；所述光耦合器的低端与所述PWM控制IC连接；所述安全链单元在所述光耦合器的高端进行采样，当检测到所述光耦合器故障 时，对所述PWM控制IC进行拉电流，使所述PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，使所 述变压器副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。其中，上述安全链单元包括第一电阻R11、第二电阻R12、第三电阻R13、第一电容 C11、第二电容C12、第一三极管Q11、第二三极管Q12以及第一二极管D11 ；所述光耦合器的高端与第一三极管Q11的基极连接，所述光耦合器的低端与所述 PWM控制IC连接；所述安全链单元第一三极管Q11的发射极与直流供电电源连接，第一电阻R11和 第一电容C11的两端分别与第一三极管Q11的基极和发射极连接；第二电容C12的两端与 第一三极管Q11的集电极和发射极连接；第一三极管Q11的集电极通过第二电阻R12接地；第二三极管Q12的集电极接地，基极与第一三极管Q11的集电极连接；第三电阻 R13的两端分别与第二三极管Q12的基极和发射极连接；第一二极管D11的阴极与第二三 极管Q12的发射极连接；第一二极管D11的阳极与所述PWM控制IC连接。其中，另种安全链单元实现方式为安全链单元一端与所述光耦合器的高端连接， 另一端与所述PWM控制IC连接；所述光耦合器的低端与所述PWM控制IC连接；
所述安全链单元在所述光耦合器的高端进行采样，当检测到所述光耦合器故障 时，对所述PWM控制IC进行灌电流，使所述PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，使所 述变压器副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。其中，上述安全链单元包括第四电阻R21、第五电阻R22、第六电阻R23、第三电容 C21、第四电容C22、第三三极管Q21、第四三极管Q22以及第二二极管D21 ；所述光耦合器的高端与第三三极管Q21的基极连接，所述光耦合器的低端与所述 PWM控制IC连接；所述安全链单元第三三极管Q21的发射极与直流供电电源连接，第四电阻R21和 第三电容C21的两端分别与第三三极管Q21的基极和发射极连接；第四电容C22的两端与 第三三极管Q21的集电极和发射极连接；第三三极管Q21的集电极通过第五电阻R22接地；第四三极管Q22的集电极与所述PWM控制IC连接，发射极与第三三极管Q21的发 射极连接；第四三极管Q22的基极与第二二极管D21的阳极连接，第二二极管D21的阴极第 三三极管Q21的集电极连接；第六电阻R23的两端分别与第四三极管Q22的基极和发射极 连接。其中，另种安全链单元实现方式为安全链单元一端与所述光耦合器的低端连接， 另一端与所述PWM控制IC连接；所述光耦合器的高端与所述PWM控制IC连接；所述安全链单元在所述光耦合器的低端进行采样，当检测到所述光耦合器故障 时，对所述PWM控制IC进行拉电流，使所述PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，使所 述变压器副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。其中，上述安全链单元包括第七电阻R31、第八电阻R32、第九电阻R33、第五电容 C31、第六电容C32、第五三极管Q31、第六三极管Q32 ；所述光耦合器的低端与第五三极管Q31的基极连接，所述光耦合器的高端与所述 PWM控制IC连接；所述安全链单元的第五三极管Q31的集电极通过第八电阻R32与直流供 电电源连接，第五三极管Q31的发射极接地；所述安全链单元的第七电阻R31和第五电容C31的两端分别与第五三极管Q31的 基极和发射极连接；第六电容C32和第九电阻R33的两端分别与第五三极管Q31的集电极 和发射极连接；第六三极管Q32的集电极与所述PWM控制IC连接，发射极接地，基极与第五三极 管Q31的集电极连接。其中，另种安全链单元实现方式为安全链单元一端与所述光耦合器的低端连接， 另一端与所述PWM控制IC连接；所述光耦合器的高端与所述PWM控制IC连接；所述安全链单元在所述光耦合器的低端进行采样，当检测到所述光耦合器故障 时，对所述PWM控制IC进 行灌电流，使所述PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，使所 述变压器副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。其中，上述安全链单元包括第十电阻R41、第i^一电阻R42、第十二电阻R43、第七 电容C41、第八电容C42、第七三极管Q41、第八三极管Q42 ；所述光耦合器的低端与第七三极管Q41的基极连接，所述光耦合器的高端与所述 PWM控制IC连接；所述安全链单元的第七三极管Q41的集电极通过第十一电阻R42与直流 供电电源连接，第七三极管Q41的发射极接地；
所述安全链单元的第十电阻R41和第七电容C41的两端分别与第七三极管Q41的 基极和发射极连接；第八电容C42和第十二电阻R43的两端分别与第七三极管Q41的集电 极和发射极连接；第八三极管Q42的集电极与电源连接，基极与第七三极管Q41的集电极连接，发射 极与所述PWM控制IC连接。同时，本发明实施例还提供一种LED灯，该LED灯采用上述的LED驱动器。实施本发明实施例，具有如下有益效果能够有效的解决LED驱动器的安全问题， 特别是光耦合器发生故障时的安全问题。同时，本发明提供的LED灯故障处理方法、LED驱 动器及LED灯实现简单、成本低廉、对于小体积、低成本、低功率的LED驱动器特别适合，能 有效解决其在安全方面的问题。


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性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有的LED驱动器结构示意图2是现有的LED驱动器供电流程示意图3是现有的LED驱动器反馈控制流程示意图4为本发明提供的LED灯故障处理方法第一实施例流程示意图5为本发明提供的LED灯故障处理方法第二实施例流程示意图6为本发明提供的LED驱动器实施例结构示意图7为本发明提供的LED驱动器中的安全链单元第一实施例结构示意图8为一种可实现图7所示的安全链单元的电路结构；
图9为PWM控制IC芯片引脚图10为另一种可实现图7所示的安全链单元的电路结构；
图11为本发明提供的LED驱动器中的安全链单元第二实施例结构示意图
图12为一种可实现图11所示的安全链单元的电路结构；
图13为另一种可实现图11所示的安全链单元的电路结构。
具体实施例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作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。参见图2，为现有的LED驱动器供电流程示意图。现有的LED驱动器结构如图1所 示。现有的LED驱动器供电流程如图2所示在步骤S200，市电从开关电源原边的整流电路输入。在步骤S201，开关电源导通时，将电压加载到变压器原边。
在步骤S202，变压器对输入的电压变压后，输送到开关电源副边的整流电路。在步骤S203，开关电源副边的整流电路将电流整流为直流电后向LED灯输出。 参见图3，为现有的LED驱动器反馈控制流程示意图。如图3所示在步骤S300，对开关电源副边的整流电路输出的直流电进行采样。在步骤S301，通过光耦合器向PWM控制IC传送采样的电流电压信号。在步骤S302，PWM控制IC根据采样的直流电信号，调整其输出的PWM波的脉宽。在步骤S303，开关管根据PWM波的脉宽控制变压器原边电压的通断，调整所述开 关电源副边的整流电路输出的直流电电压。参见图4，为本发明提供的LED灯故障处理方法第一实施例流程示意图，如图所 示在步骤S400，在LED驱动器正常工作时，安全链单元对所述光耦合器进行采样， 检测光耦合器是否出现故障，若未出现故障，则执行步骤S401 ；若出现故障，则执行步骤 S402。在步骤S401，光耦合器正常时，安全链单元对所述光耦合器向PWM控制IC传送的 电流信号不做处理。在步骤S402，在安全链单元检测到光耦合器故障时，所述安全链单元控制PWM控 制IC减小其输出的PWM波占空比。在步骤S403，降低变压器副边电压，使LED驱动器处于保护状态。本发明实施例提供的LED灯故障处理方法，能够有效的解决LED驱动器的安全问 题，特别是光耦合器发生故障时的安全问题。参见图5，为本发明提供的LED灯故障处理方法第二实施例流程示意图，在本实施 例中，将更为详细的描述该LED灯故障处理方法的流程。如图所示在步骤S500，在LED驱动器正常工作时，安全链单元对所述光耦合器进行采样， 检测光耦合器是否出现故障。若未出现故障，则执行步骤S501 ；若出现故障，则执行步骤 S502。在步骤S501，光耦合器正常时，安全链单元对所述光耦合器向PWM控制IC传送的 电流信号不做处理。在步骤S502，当所述安全链单元检测到所述光耦合器故障时，安全链单元控制 PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比。在步骤S503，开关管根据PWM控制IC输出的PWM波占空比，减少其导通的时间，使 变压器原边电压导通时间缩短。在步骤S504，变压器副边经开关电源副边的整流电路输出的直流电电压降低。在步骤S505，当开关电源副边的整流电路输出的直流电的电压低于LED灯的导通 电压时，LED驱动器进入保护状态。更为具体的，在步骤S501，控制PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比的方式包 括安全链单元在光耦合器的高端进行采样，当检测到光耦合器故障时，安全链单元 对PWM控制IC进行拉电流，使PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，使所述变压器副边 电压降低，LED驱动器处于保护状态；
或安全链单元在光耦合器的高端进行采样，当检测到光耦合器故障时，安全链单 元对PWM控制IC进行灌电流，使PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，使所述变压器副 边电压降低，LED驱动器处于保护状态；或安全链单元在光耦合器的低端进行采样，当检测到光耦合器故障时，安全链单 元对PWM控制IC进行拉电流，使PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，使所述变压器副 边电压降低，LED驱动器处于保护状态；或安全链单元在光耦合器的低端进行采样，当检测到光耦合器故障时，安全链单 元对PWM控制IC进行灌电流，使PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，使所述变压器副 边电压降低，LED驱动器处于保护状态。本发明实施例提供的LED灯故障处理方法，能够有效的解决LED驱动器的安全问 题，特别是光耦合器发生故障时的安全问题，减少开关管的导通时间，有效降低变压器副边 电压，避免LED驱动器因功率过大，升温超标，保障整机的安全。参见图6，为本发明提供的LED驱动器实施例结构示意图，本实施例提供的LED驱 动器可以实现前述的LED灯故障处理方法，如图所示，该LED驱动器包括变压器1，用于对外部输入的电压进行调压，所述变压器的原边与开关电源原边的 整流电路2相连，所述变压器的副边与开关电源副边的整流电路3相连；开关电源原边的整 流电路2，用于将市电变为直流电；开关管9，控制所述变压器1原边电压的通断；开关电源 副边的整流电路3，用于对所述变压器副边电流整流，并向LED负载4输出直流电。关键的，所述LED驱动器还包括采样单元5，用于对所述开关电源副边的整流电路3输出的直流电进行采样；光耦合器6，用于将所述采样单元5采样的直流电信号进行光电隔离处理后，通过 安全链单元向PWM控制IC 8传送；PWM控制IC 8，用于根据所述安全链单元7传送的直流电信号，通过控制所述开关 管9的通断，调整所述开关电源副边的整流电路3输出的直流电电压；安全链单元7，连接于所述光耦合器6与所述PWM控制IC 8之间，用于对所述光耦 合器6进行采样检测，在所述光耦合器6故障时，减小所述PWM控制IC8输出的PWM波占空 比，使所述变压器1副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。更为具体的，安全链单元7在光耦合器6故障时，控制PWM控制IC 8减小其输出 的PWM波占空比；开关管9根据PWM控制IC 8输出的PWM波占空比的减少，减少开关管9 自身的导通时间，从而减少变压器1原边电压导通时间；变压器1副边经开关电源副边的 整流电路3输出的直流电电压降低；当开关电源副边的整流电路3输出的直流电电压低于 LED负载4的导通电压时，LED驱动器处于保护状态。本实施例提供的LED驱动器能够有效的解决LED驱动器的安全问题，特别是光耦 合器发生故障时的安全问题。同时，本实施例提供的LED驱动器实现简单、成本低廉、对于 小体积、低成本、低功率的LED驱动器特别适合，能有效解决其在安全方面的问题。参见图7，为本发明提供的LED驱动器中的安全链单元第一实施例结构示意图。如 图7所示安全链单元7 —端与光耦合器6的高端连接，另一端与PWM控制IC 8连接；光耦 合器6的低端与PWM控制IC 8连接；
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安全链单元7在光耦合器6的高端进行采样，当检测到光耦合器6故障时，对PWM控制IC 8进行拉电流或者灌电流，使PWM控制IC 8减小其输出的PWM波占空比，使所述变 压器副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。参见图8，为一种可实现图7所示的安全链单元的电路结构，可通过拉电流的方式 控制PWM控制IC，如图8所示该安全链单元包括第一电阻R11、第二电阻R12、第三电阻R13、第一电容C11、第 二电容C12、第一三极管Q11、第二三极管Q12以及第一二极管D11。光耦合器的高端与第一三极管Ql 1的基极连接，光耦合器的低端与PWM控制IC连接。安全链单元第一三极管Qll的发射极与直流供电电源连接，第一电阻Rll和第一 电容Cll的两端分别与第一三极管Qll的基极和发射极连接；第二电容C12的两端与第 一三极管Qll的集电极和发射极连接；第一三极管Qll的集电极通过第二电阻R12接地。第二三极管Q12的集电极接地，基极与第一三极管Qll的集电极连接；第三电阻 R13的两端分别与第二三极管Q12的基极和发射极连接；第一二极管Dll的阴极与第二三 极管Q12的发射极连接；第一二极管Dll的阳极与PWM控制IC连接。更进一步的，上述电路的工作原理为LED驱动器当正常工作时，光耦合器的4脚拉低，第一三极管Qll导通，使第二三极 管Q12的基极成高电平状态，第二三极管Q12截至，第一二极管Dll的阴极为高电平，由于 二极管的单向导通特性，所以安全链单元对PWM控制IC没有影响。当故障出现时，光耦合器ISO的原边开路，其4脚电压由低电平(低电平定义为接 近零电位，以下同)转换为高电平(高电平定义为接近Va，以下同)；第一三极管Qll由导 通状态变为截至状态；Va对第二电容C12充电，其充电时间由第二电阻R12和第二电容C12 的时间常数决定；当第二电容C12充满电后，第二电阻R12两端的电压由高电平降为低电 平；第二三极管Q12由截至状态变为导通状态；将PWM控制IC的相应引脚B拉低；这样PWM 控制IC输出的PWM波变窄，从而导致输出电压降低，当输出电压降到LED负载的导通电压 以下，整机处于保护状态。更为具体的，在本电路中，第二电阻R12和第二电容C12的另一个作用是保证在 LED驱动器启动过程中，安全链单元不会误动作。其中第一二极管Dll是保证安全链单元只是拉电流有效，而不是灌电流；第三电 阻R13是保证第二三极管Q12可靠通断；第一电阻Rll是保证第一三极管Qll可靠通断。 第一电容Cl 1是为了保证安全链电路不会对正常的反馈产生影响。光耦合器的3脚与PWM控制IC的相应引脚A相连。其中PWM控制IC的相应引脚 A是指与光耦合器相连的引脚，而PWM控制IC的引脚B是安全链单元作用的引脚，该引脚在 拉电流模式能使得PWM控制IC处于无输出状态。优选的，在本实施例中PWM控制IC分为两类，一类是可以做单级PFC的芯片，另一 类是反激类型的芯片。对于单级PFC类型的芯片，以ST的L6562D为例，如图9a所示，引脚A就是指 L6562D的1脚，引脚B就是指L6562D的2脚，其他类似于L6562D的芯片，如TI公司的 UCC28051, UCC28811, Infineon公司的TDA4863，TDA4863-2等都是同样的用法。对于反激类型的芯片，以UC2845为例，如图9b所示，其PWM控制IC的A脚就是指UC2845的2脚，其 PWM控制IC的B脚就是指UC2845的1脚，其他类似于UC2845的芯片，如UC2842，UC2843， UC2844等都是同样的用法。需要说明的是，上述电路仅为本发明一种较佳实施例而已，以下还将提供另外三 种同样可实现上述功能的电路，因此，不能以本实施例提供的电路来限定本发明之权利范 围，而依照上述电路的同等变化，仍应属本发明所涵盖的范围。
参见图10，为另一种可实现图7所示的安全链单元的电路结构，可通过灌电流的 方式控制PWM控制IC，如图10所示该安全链单元包括第四电阻R21、第五电阻R22、第六电阻R23、第三电容C21、第 四电容C22、第三三极管Q21、第四三极管Q22以及第二二极管D21。该光耦合器的高端与第三三极管Q21的基极连接，该光耦合器的低端与该PWM控 制IC连接。该安全链单元第三三极管Q21的发射极与直流供电电源连接，第四电阻R21和第 三电容C21的两端分别与第三三极管Q21的基极和发射极连接；第四电容C22的两端与第 三三极管Q21的集电极和发射极连接；第三三极管Q21的集电极通过第五电阻R22接地。第四三极管Q22的集电极与该PWM控制IC连接，发射极与第三三极管Q21的发射 极连接；第四三极管Q22的基极与第二二极管D21的阳极连接，第二二极管D21的阴极第 三三极管Q21的集电极连接；第六电阻R23的两端分别与第四三极管Q22的基极和发射极 连接。更进一步的，上述电路的工作原理为LED驱动器当正常工作时，光耦合器ISO的4脚拉低，第三三极管Q21导通，使第 二二极管D21的阴极成高电平状态，第四三极管Q22截至，此时本电路对PWM控制IC没有影响。当故障出现时，光耦合器ISO的原边开路，其4脚电压由低电平转换为高电平；第 三三极管Q21由导通状态变为截至状态；Va就对第四电容C22充电，其充电时间由第五电 阻R22和第四电容C22的时间常数决定；当第四电容C22充满电后，第五电阻R22两端的电 压由高电平降为低电平；第二二极管D21导通，第四三极管Q22由截至状态变为导通状态； Va就会通过第四三极管Q22向PWM控制IC的相应引脚B灌电流；这样PWM控制IC输出的 PWM波变窄，从而导致输出电压降低，当输出电压降到LED负载的导通电压以下，整机处于 保护状态。其中第五电阻R22和第四电容C22的另一个作用就是保证在LED驱动器启动过程 中，安全链单元不会误动作。其中第二二极管D21是保证安全链电路不会产生误动作；第六电阻R23是保证第 四三极管Q22可靠通断；第四电阻R21是保证第三三极管Q21可靠通断。其中第三电容C21是为了保证安全链电路不会对正常的反馈产生影响。其中光耦合器ISO的3脚与PWM控制IC的相应引脚A相连。其中PWM控制IC的相应引脚A是指与光耦合器相连的引脚，而PWM控制IC的相 应引脚B是指安全链单元作用的引脚，该引脚在灌电流模式能使得PWM控制IC处于无输出 状态。
优选的，在本实施例中PWM控制IC分为两类，一类是可以做单级PFC的芯片，另一 类是反激类型的芯片。对于单级PFC类型的芯片，以ST的L6562D为例，如图9a所示，引脚A就是指 L6562D的1脚，引脚B就是指L6562D的1脚或者4脚，其他类似于L6562D的芯片，如TI 公司的UCC28051，UCC28811，Infineon公司的TDA4863，TDA4863-2等都是同样的用法。对 于反激类型的芯片，以UC2845为例，如图9b所示，其PWM控制IC的A脚就是指UC2845的 2脚，其PWM控制IC的B脚就是指UC2845的2脚或者3脚，其他类似于UC2845的芯片，如 UC2842，UC2843，UC2844等都是同样的用法。需要说明的是，上述电路仅为本发明一种较佳实施例而已，以下还将提供另外两 种同样可实现上述功能的电路，因此，不能以本实施例提供的电路来限定本发明之权利范 围，而依照上述电路的同等变化，仍应属本发明所涵盖的范围。本实施例提供的LED驱动器及安全链单元，能够有效的解决LED驱动器的安全问 题，特别是光耦合器发生故障时的安全问题。同时，本实施例提供的LED驱动器及安全链单 元实现简单、成本低廉、对于小体积、低成本、低功率的LED驱动器特别适合，能有效解决其 在安全方面的问题。参见图11，为本发明提供的LED驱动器中的安全链单元第二实施例结构示意图。 如图11所示安全链单元7 —端与光耦合器6的低端连接，另一端与PWM控制IC 8连接；光耦 合器6的高端与PWM控制IC 8连接；安全链单元7在光耦合器6的低端进行采样，当检测到光耦合器6故障时，对PWM 控制IC 8进行拉电流或者灌电流，使PWM控制IC 8减小其输出的PWM波占空比，使所述变 压器副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。参见图12，为一种可实现图11所示的安全链单元的电路结构，可通过拉电流的方 式控制PWM控制IC，如图12所示安全链单元包括第七电阻R31、第八电阻R32、第九电阻R33、第五电容C31、第六 电容C32、第五三极管Q31、第六三极管Q32 ；光耦合器的低端与第五三极管Q31的基极连接，光耦合器的高端与PWM控制IC连 接；安全链单元的第五三极管Q31的集电极通过第八电阻R32与直流供电电源连接，第五三 极管Q31的发射极接地；安全链单元的第七电阻R31和第五电容C31的两端分别与第五三极管Q31的基极 和发射极连接；第六电容C32和第九电阻R33的两端分别与第五三极管Q31的集电极和发 射极连接；第六三极管Q32的集电极与PWM控制IC连接，发射极接地，基极与第五三极管Q31 的集电极连接。更进一步的，上述电路的工作原理为当LED驱动器正常工作时，光耦合器ISO的原边动作，3脚电平为接近电压VA的高 电平，第五三极管Q31导通，使第六三极管Q32的基极成低电平状态，第六三极管Q32截至， 所以安全链电路对PWM控制IC没有影响。当故障出现时，ISO的原边开路，其3脚电压转换为低电平；第五三极管Q31由导通状态变为截至状态；Va(Va可以是PWM控制IC的供电Vcc，也可以是P丽控制IC本身产 生的参考电压Vref)就对第六电容C32充电，其充电时间由第八电阻R32和第六电容C32的 时间常数决定；当第六电容C32充满电后，第六电容C32两端的电压由低电平降为高电平； 第六三极管Q32由截至状态变为导通状态；将PWM控制IC的相应引脚B拉低；这样PWM控 制IC输出的PWM波变窄，从而导致输出电压降低，当输出电压降到LED负载的导通电压以 下，整机处于保护状态。优选的，第八电阻R32和第六电容C32还可以起到保证在LED驱动器启动过程中， 安全链电路不会误动作的作用。第九电阻R33保证第六三极管Q32可靠通断；第七电阻R31 保证第五三极管Q31可靠通断。其中第五电容C31可以保证安全链电路不会对正常的反馈
产生影响。其中光耦合器ISO的4脚与PWM控制IC的相应引脚A相连。其中PWM控制IC的相应引脚A是指与光耦合器相连的引脚，而PWM控制IC的相 应引脚B是指安全链单元作用的引脚，该引脚在拉电流模式能使得PWM控制IC处于无输出 状态。其中PWM控制IC分为两类，一类是可以做单级PFC的芯片，另一类是反激类型的
-H-- I I心片。对于单级PFC类型的芯片，以ST的L6562D为例，如图9a所示，引脚A就是指 L6562D的2脚，引脚B就是指L6562D的2脚，其他类似于L6562D的芯片，如TI公司的 UCC28051, UCC28811, Infineon公司的TDA4863，TDA4863-2等都是同样的用法。对于反激 类型的芯片，以UC2845为例，如图9b所示，其PWM控制芯片的A脚就是指UC2845的1脚，其 PWM控制芯片的B脚就是指UC2845的1脚，其他类似于UC2845的芯片，如UC2842，UC2843， UC2844等都是同样的用法。需要说明的是，上述电路仅为本发明一种较佳实施例而已，以下还将提供另外的 可实现上述功能的电路，因此，不能以本实施例提供的电路来限定本发明之权利范围，而依 照上述电路的同等变化，仍应属本发明所涵盖的范围。参见图13，为另一种可实现图11所示的安全链单元的电路结构，可通过灌电流的 方式控制PWM控制IC，如图13所示该安全链单元包括第十电阻R41、第i^一电阻R42、第十二电阻R43、第七电容 C41、第八电容C42、第七三极管Q41、第八三极管Q42 ；该光耦合器的低端与第七三极管Q41的基极连接，该光耦合器的高端与该PWM控 制IC连接；该安全链单元的第七三极管Q41的集电极通过第十一电阻R42与直流供电电源 连接，第七三极管Q41的发射极接地；该安全链单元的第十电阻R41和第七电容C41的两端分别与第七三极管Q41的基 极和发射极连接；第八电容C42和第十二电阻R43的两端分别与第七三极管Q41的集电极 和发射极连接；第八三极管Q42的集电极与电源连接，基极与第七三极管Q41的集电极连接，发射 极与该PWM控制IC连接。更进一步的，上述电路的工作原理为当LED驱动器正常工作时，光耦合器ISO的原边动作，3脚电平为接近电压VA的高电平，第七三极管Q41导通，使第八三极管Q42的基极成低电平状态，第八三极管Q42截至， 所以安全链电路对PWM控制IC没有影响。当故障出现时，IS01的原边开路，其3脚电压转换为低电平；第七三极管Q41由 导通状态变为截至状态；Va(Va可以是PWM控制IC的供电Vcc，也可以是PWM控制IC本身 产生的参考电压Vref)就对第八电容C42充电，其充电时间由第十一电阻R42和第八电容 C42的时间常数决定；当第八电容C42充满电后，第八电容C42两端的电压由低电平降为高 电平；第八三极管Q42由截至状态变为导通状态；Va就通过第八三极管Q42向PWM控制IC 的相应引脚B灌电流；这样PWM控制IC输出的PWM波变窄，从而导致输出电压降低，当输出 电压降到LED负载的导通电压以下，整机处于保护状态。其中第十一电阻R42和第八电容C42的另一个作用就是保证在LED驱动器启动过 程中，安全链电路不会误动作。第十二电阻R43保证第八三极管Q42可靠通断；第十电阻 R41保证第七三极管Q41可靠通断。第七电容C41保证安全链电路不会对正常的反馈产生影响。PWM控制IC的相应引脚A是指与光耦合器相连的引脚，而PWM控制IC的相应引脚 B是指安全链单元作用的引脚，该引脚在灌电流模式能使得PWM控制IC处于无输出状态。优选的，PWM控制IC分为两类，一类是可以做单级PFC的芯片，另一类是反激类型 的芯片。对于单级PFC类型的芯片，以ST的L6562D为例，如图9a所示，引脚A就是指 L6562D的2脚，引脚B就是指L6562D的1脚或者4脚，其他类似于L6562D的芯片，如TI公 司的UCC28051，UCC28811，Infineon公司的TDA4863，TDA4863-2等都是同样的用法。对于 反激类型的芯片，以UC2845为例，如图9b所示，其PWM控制芯片的A脚就是指UC2845的1 脚，其PWM控制芯片的B脚就是指UC2845的2脚或者3脚，其他类似于UC2845的芯片，如 UC2842，UC2843，UC2844等都是同样的用法。需要说明的是，上述电路仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以本实施例提供 的电路来限定本发明之权利范围，依照上述电路的同等变化，仍应属本发明所涵盖的范围。本发明各实施中提供的LED驱动器及安全链单元适应于各种LED灯。本实施例提供的LED驱动器及安全链单元，能够有效的解决LED驱动器的安全问 题，特别是光耦合器发生故障时的安全问题。同时，本实施例提供的LED驱动器及安全链单 元实现简单、成本低廉、对于小体积、低成本、低功率的LED驱动器特别适合，能有效解决其 在安全方面的问题。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以 通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质 中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁 碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory, RAM)等。以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权 利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
权利要求
一种LED灯故障处理方法，在LED驱动器正常工作时，市电通过开关电源原边的整流电路加载到变压器原边，经过变压器变压后，通过开关电源副边的整流电路向LED灯输出直流电；LED驱动器对所述开关电源副边的整流电路输出的直流电进行采样；并通过光耦合器向脉冲宽度调制PWM控制集成电路IC传送；PWM控制IC根据采样的直流电信号，通过控制所述开关管的通断，调整所述开关电源副边的整流电路输出的直流电电压；其特征在于，在所述LED驱动器正常工作时，安全链单元对所述光耦合器进行采样，检测所述光耦合器是否出现故障；当所述安全链单元检测到所述光耦合器故障时，所述安全链单元控制所述PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，降低所述变压器副边电压，使所述LED驱动器处于保护状态。
2.如权利要求1所述的LED灯故障处理方法，其特征在于，当所述安全链单元检测到所 述光耦合器故障时，所述安全链单元控制所述PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，降 低所述变压器副边电压，使所述LED驱动器处于保护状态，包括在所述光耦合器故障时，所述安全链单元控制所述PWM控制IC减小其输出的PWM波占 空比；开关管根据PWM控制IC输出的PWM波占空比，减少其导通的时间，使变压器原边电压 导通时间缩短；变压器副边的整流电路输出的直流电电压降低；当所述副边的整流电路输出的直流电电压低于LED灯的导通电压时，所述LED驱动器 处于保护状态。
3.如权利要求2所述的LED灯故障处理方法，其特征在于，安全链单元对所述光耦合器 进行采样，以及控制所述PWM控制IC的方式包括安全链单元在所述光耦合器的高端进行采样，当检测到所述光耦合器故障时，所述安 全链单元对所述PWM控制IC的相应管脚进行拉电流SOURCE CURRENT，使所述PWM控制IC 减小其输出的PWM波占空比；或安全链单元在所述光耦合器的高端进行采样，当检测到所述光耦合器故障时，所述安 全链单元对所述PWM控制IC的相应管脚进行灌电流SINKCURRENT，使所述PWM控制IC减小 其输出的PWM波占空比；或安全链单元在所述光耦合器的低端进行采样，当检测到所述光耦合器故障时，所述安 全链单元对所述PWM控制IC的相应管脚进行拉电流，使所述PWM控制IC减小其输出的PWM 波占空比；或安全链单元在所述光耦合器的低端进行采样，当检测到所述光耦合器故障时，所述安 全链单元对所述PWM控制IC的相应管脚进行灌电流，使所述PWM控制IC减小其输出的PWM 波占空比。
4.一种LED驱动器，包括变压器，用于对外部输入的电压进行调压，所述变压器的原 边与开关电源原边的整流电路相连，所述变压器的副边与开关电源副边的整流电路相连； 开关管，用于控制所述变压器原边电压的通断；开关电源原边的整流电路，用于将市电转换 成直流电；开关电源副边的整流电路，用于对所述变压器副边进行整流，并向LED灯输出直 流电；其特征在于，所述LED驱动器还包括采样单元，用于对所述开关电源副边的整流电路输出的直流电进行采样；光耦合器，用于将所述采样单元采样的直流电信号进行光电隔离处理后，通过安全链 单元向PWM控制IC传送；PWM控制IC，用于根据安全链单元传送的直流电信号，通过控制所述开关管的通断，调 整所述开关电源副边的整流电路输出的直流电电压；安全链单元，连接于所述光耦合器与所述PWM控制IC之间，用于对所述光耦合器进行 采样检测，在所述光耦合器故障时，减小所述PWM控制IC输出的PWM波占空比，使所述变压 器副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。
5.如权利要求4所述的LED驱动器，其特征在于，安全链单元在所述光耦合器故障时， 控制所述PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比；则所述开关管根据PWM控制IC输出的PWM波占空比的减小，从而减少所述开关管的导通 时间；变压器副边经开关电源副边的整流电路输出的直流电电压降低；当所述开关电源副 边的整流电路输出的直流电电压低于LED灯的导通电压时，所述LED驱动器处于保护状态。
6.如权利要求5所述的LED驱动器，其特征在于，所述安全链单元一端与所述光耦合 器的高端连接，另一端与所述PWM控制IC连接；所述光耦合器的低端与所述PWM控制IC连 接；所述安全链单元在所述光耦合器的高端进行采样，当检测到所述光耦合器故障时，对 所述P丽控制IC进行拉电流SOURCE⑶RRENT，使所述P丽控制IC减小其输出的P丽波占 空比，使所述变压器副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。
7.如权利要求6所述的LED驱动器，其特征在于，所述安全链单元包括第一电阻 (R11)、第二电阻(R12)、第三电阻(R13)、第一电容(C11)、第二电容(C12)、第一三极管 (Qll)、第二三极管(Q12)以及第一二极管(Dll)；所述光耦合器的高端与第一三极管(Qll)的基极连接，所述光耦合器的低端与所述 PWM控制IC连接；所述安全链单元第一三极管(Qll)的发射极与直流供电电源连接，第一电阻(Rll)和 第一电容(Cll)的两端分别与第一三极管(Qll)的基极和发射极连接；第二电容(C12)的 两端与第一三极管(Qll)的集电极和发射极连接；第一三极管(Qll)的集电极通过第二电 阻(R12)接地；第二三极管(Q12)的集电极接地，基极与第一三极管(Qll)的集电极连接；第三电阻 (R13)的两端分别与第二三极管(Q12)的基极和发射极连接；第一二极管(Dll)的阴极与 第二三极管(Q12)的发射极连接；第一二极管(Dll)的阳极与所述PWM控制IC连接。
8.如权利要求5所述的LED驱动器，其特征在于，所述安全链单元一端与所述光耦合 器的高端连接，另一端与所述PWM控制IC连接；所述光耦合器的低端与所述PWM控制IC连 接；所述安全链单元在所述光耦合器的高端进行采样，当检测到所述光耦合器故障时，对 所述PWM控制IC进行灌电流SINK CURRENT,使所述PWM控制IC减小其输出的PWM波占空 比，使所述变压器副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。
9.如权利要求8所述的LED驱动器，其特征在于，所述安全链单元包括第四电阻 (R21)、第五电阻(R22)、第六电阻(R23)、第三电容(C21)、第四电容(C22)、第三三极管(Q21)、第四三极管(Q22)以及第二二极管(D21)；所述光耦合器的高端与第三三极管(Q21)的基极连接，所述光耦合器的低端与所述 PWM控制IC连接；所述安全链单元第三三极管(Q21)的发射极与直流供电电源连接，第四电阻(R21)和 第三电容(C21)的两端分别与第三三极管(Q21)的基极和发射极连接；第四电容(C22)的 两端与第三三极管(Q21)的集电极和发射极连接；第三三极管(Q21)的集电极通过第五电 阻(R22)接地；第四三极管(Q22)的集电极与所述PWM控制IC连接，发射极与第三三极管(Q21)的发 射极连接；第四三极管(Q22)的基极与第二二极管(D21)的阳极连接，第二二极管(D21)的 阴极第三三极管(Q21)的集电极连接；第六电阻(R23)的两端分别与第四三极管(Q22)的 基极和发射极连接。
10.如权利要求5所述的LED驱动器，其特征在于，所述安全链单元一端与所述光耦合 器的低端连接，另一端与所述PWM控制IC连接；所述光耦合器的高端与所述PWM控制IC连 接；所述安全链单元在所述光耦合器的低端进行采样，当检测到所述光耦合器故障时，对 所述PWM控制IC进行拉电流，使所述PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，使所述变压 器副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。
11.如权利要求10所述的LED驱动器，其特征在于，所述安全链单元包括第七电 阻(R31)、第八电阻(R32)、第九电阻(R33)、第五电容(C31)、第六电容(C32)、第五三极管 (Q31)、第六三极管(Q32)；所述光耦合器的低端与第五三极管(Q31)的基极连接，所述光耦合器的高端与所述 PWM控制IC连接；所述安全链单元的第五三极管(Q31)的集电极通过第八电阻(R32)与直 流供电电源连接，第五三极管(Q31)的发射极接地；所述安全链单元的第七电阻(R31)和第五电容(C31)的两端分别与第五三极管(Q31) 的基极和发射极连接；第六电容(C32)和第九电阻(R33)的两端分别与第五三极管(Q31) 的集电极和发射极连接；第六三极管(Q32)的集电极与所述PWM控制IC连接，发射极接地，基极与第五三极管 (Q31)的集电极连接。
12.如权利要求5所述的LED驱动器，其特征在于，所述安全链单元一端与所述光耦合 器的低端连接，另一端与所述PWM控制IC连接；所述光耦合器的高端与所述PWM控制IC连 接；所述安全链单元在所述光耦合器的低端进行采样，当检测到所述光耦合器故障时，对 所述PWM控制IC进行灌电流，使所述PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，使所述变压 器副边电压降低，LED驱动器处于保护状态。
13.如权利要求12所述的LED驱动器，其特征在于，所述安全链单元包括第十电阻 (R41)、第十一电阻(R42)、第十二电阻(R43)、第七电容(C41)、第八电容(C42)、第七三极管 (Q41)、第八三极管(Q42)；所述光耦合器的低端与第七三极管(Q41)的基极连接，所述光耦合器的高端与所述 PWM控制IC连接；所述安全链单元的第七三极管(Q41)的集电极通过第十一电阻(R42)与直流供电电源连接，第七三极管(Q41)的发射极接地；所述安全链单元的第十电阻(R41)和第七电容(C41)的两端分别与第七三极管(Q41) 的基极和发射极连接；第八电容(C42)和第十二电阻(R43)的两端分别与第七三极管 (Q41)的集电极和发射极连接；第八三极管(Q42)的集电极与直流供电电源连接，基极与第七三极管(Q41)的集电极 连接，发射极与所述P丽控制IC连接。
14. 一种LED灯，其特征在于，包括如权利要求4至14中任一项所述的LED驱动器。
全文摘要
本发明提供一种LED灯故障处理方法、LED驱动器及LED灯，该方法包括，在LED驱动器正常工作时，市电通过开关电源原边的整流电路加载到变压器原边，经过变压器变压后，通过开关电源副边的整流电路向LED灯输出；LED驱动器对输出的直流电采样；通过光耦合器向PWM控制IC传送；PWM控制IC根据采样信号控制开关电源通断，调整输出电压；在LED驱动器正常工作时，安全链单元对光耦合器采样检测；当安全链单元检测到光耦合器故障时，安全链单元控制PWM控制IC减小其输出的PWM波占空比，降低变压器副边电压，使LED驱动器处于保护状态。本发明能够解决LED驱动器的安全问题，特别是光耦合器发生故障时的安全问题。
文档编号H05B37/02GK101873750SQ20101021167
公开日2010年10月27日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者吴壬华, 李英, 赵德琦 申请人:深圳市欣锐特科技有限公司