一种led恒流源短路保护电路的制作方法

文档序号:8055281阅读:337来源:国知局
专利名称:一种led恒流源短路保护电路的制作方法
技术领域
本实用新型涉及led恒流源驱动电路,具体地说是一种基于boost电路led恒流源的负载短路保护电路。
背景技术
Boost电路即升压转换器,是一种常见的DC TO DC电路,如图1,只能输出比输入电压高的平均电压。在升压转换器中,电感L与输入电压源VIN串联放置。输入电压源通过电感和二极管Dl将电压馈送到输出。稳态运行时,功率开关Ql的导通时间为TON,输入电源将向电感提供能量。在TON内,电感电流IL流经功率开关且输入电压VIN正向加在电感两端,因此,电感电流将从当前值ILl线性上升到IL2 ;在该TON期间,输出负载电流IOUT 由输出电容CO提供。输出电容值应足够大,这样才可保证在TON时间内提供相应的负载电流,同时使输出电压跌落的程度为所规定的最小值。在TOFF期间,功率开关关断,电感电流继续凭借电感储能维持原来的电流方向而输入电压源VIN向负载提供能量。在Ql关断期间T0FF、二极管Dl与输出电容构成了电感电流回路。在TOFF时间内,电感电流流经二极管,VIN和VOUT之间的压差反向加在电感两端,因此,电感电流将从当前值IL2减少到IL1。 VOUT电压为VIN加上VL,所以使得输出电压高于输入电压。常见的boost恒流电流如图2所示,RSl和RS2为电流采样电阻,RSl为LED电流采样电阻,RS2为电感线圈电流采样电阻。当LED负载端发生短路时,输出电压直接加在RSl 和Q20上,导致回路瞬间产生很大的电流,烧毁RSl或是Q20,同时电感饱和,在Q19开通期间电感电流迅速上升,烧毁主开关管Q19或是RS2。传统的短路保护方案1是给led负载串联保险丝,当发生短路时,保险丝迅速烧掉,断开负载回路,保护RSl或是Q20不被损坏。改方式存在的问题,一旦发生短路,就要更换保险丝,使用不方便。如果做成防水密封的电源,这种方式更不可取,如果发生短路,烧毁元器件,整个电源将报废。传统的短路保护方案2是给led负载串联PTC,根据PTC随温度升高阻值变大的原理来达到保护的目的。当led负载短路时,短路电流瞬间变大,流过PTC 的电流急速上升,PTC的温度也上升,导致其阻值变大,回路电流逐渐变小。等短路解除后, PTC温度恢复正常,负载又可正常工作。该方案存在的问题1、保护不及时,因为PTC需要一个反应过程,当电流变大时,PTC还来不及反应, RSl或是Q20已经烧掉了。2、因为PTC存在内阻,使得整个电源的转换效率比较低。 发明内容本实用新型的目的是提供一种可以快速保护器件,同时不影响效率,短路解除后立即自动恢复的LED恒流源驱动的短路保护电路。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现。[0010]一种led恒流源短路保护电路,其特征在于所述led恒流源短路保护电路包括比较电路、供电电路和输出电路,比较电路的两输入端连接在负载LED电路的两端,比较电路的输出端与输出电路的输入端连接,输出电路的输出端与串接在负载LED上的PWM调光MOS 管Q6的控制端连接,负载LED电路短路时,比较电路负饱和输出0V,关断PWM调光MOS管, 负载LED主回路被关断,PWM调光失效;负载LED电路没有短路时,输出电路的输入端电压等于比较电路的正饱和输出电压,PWM信号输出控制MOS管Q6的驱动电压进行PWM调光。其中比较电路的输出端与输出电路的输入端之间连接有缓冲电路,缓冲电路用于提高电路的抗干扰性,缓冲电路由稳压二极管D3、电阻R6、二极管D5、三极管Q5和充电电容 C4构成,二极管D5连接在三极管Q5之集电极与基极之间,稳压二极管D3串接在三极管Q5 之集电极上,二极管D5的正极与基极连接且与电阻R6串接,充电电容C4并接在三极管Q5 之集电极上,电阻R6用于限流,LED没有短路时,Q5截止,电阻R6限流充电电容C4慢充电, 充电电容C4充电至相应电压时,稳压二极管D3和输出电路导通,当LED短路,二极管D5截止,三极管Q5导通,充电电容C4快速放电,稳压二极管D3和输出电路迅速截止。其中比较电路由放大器及其外围器件组成,外围器件包括有二极管D4和二极管 D6,二极管D4反接在放大器的正输入端,二极管D6连接在放大器的负输入端与放大器的输出端之间,二极管D6的正极与放大器的输出端连接。所述PWM调光MOS管连接在负载LED的负极性端。所述输出电路包括三极管Q2和三极管Q3,三极管Q3的基极与三极管Q2集电极连接,在三极管Q2和三极管Q3的集电极上分别串接有电阻R4、R5,三极管Q2的基极为输出电路的输入端,三极管Q3的集电极输出电路的输出端,三极管Q2和电阻R4用于逻辑电平转换作用,三极管Q3和电阻R5引入了控制MOS管Q6的驱动电压且在7V-15V之间。在三极管Q3的集电极端并接有电容C3。本实用新型与现有技术相比具有如下优点本实用新型用于包括比较电路、供电电路和输出电路,比较电路的两输入端连接在负载LED电路的两端,比较电路的输出端与输出电路的输入端连接,输出电路的输出端与串接在负载LED上的PWM调光MOS管Q6的控制端连接,负载LED电路短路时,比较电路负饱和输出0V,关断PWM调光MOS管,负载LED主回路被关断,PWM调光失效;负载LED电路没有短路时,输出电路的输入端电压等于比较电路的正饱和输出电压,PWM信号输出控制 MOS管Q6的驱动电压进行PWM调光,这样可以将本实用新型连接在负载LED的的两端,通过比较电路的输出电压来控制PWM调光MOS管Q6的控制端电压继而控制MOS管Q6的通断而实现负载LED的短路保护,从而实现对LED短路的实时保护和持续保护,并且短路故障消失后能立即自动解除保护。

图1是Boost电路即升压转换器原理图;图2是现有的boost恒流电流原理图;图3是本实用新型涉led恒流源短路保护电路原理图。
具体实施方式
[0021]本实用新型led恒流源短路保护电路工作原理如图3,该电路共分为5个部分,A部分为BOOST主电路,包括电感,主开关管,二极管,负载和PWM调光MOS管和LED负载。B部分为核心的比较电路,使用运放搭建的一个比较器。C部分为整个保护电路的供电电路。D部分为缓冲电路,可以调高整个电路的稳定性。E部分为输出电路,PWMOUT是Q6的驱动电压,一般在7V到15V之间均可。其中A部分Boost主电路,Ll为升压电感,Q4为主开关管,Dl为升压二极管,Q6 为PWM调光MOS管。当电路正常工作时,Q4快速开断,Q6导通;当LED短路时,Q4关断,Q6 关断,保护电路元件不烧毁。B部分为整个控制电路的核心部分,他由放大器及其外围器件组成一个比较器,其中外围器件包括有二极管D4和二极管D6,二极管D4反接在放大器的正输入端,二极管D6 连接在放大器的负输入端与放大器的输出端之间,二极管D6的正极与放大器的输出端连接。其工作过程如下1、当LED没有短路时情形一 b00st电路工作中。Va大于boost电路的输入电压,小于等于输出限压电压,Vb = OV(Q6导通)。D4截止,D6导通,V+ > V-, Vo等于放大器正饱和输出电压。情形二 b00st电路没有工作,负载开路。Va略小于boost电路的输入电压,D4截止,Va > V+ > Vo ;由于Q6关断,Vb = V- = Vo0所以V+ > V-, Vo等于放大器的正饱和输出电压。情形三b00st电路没有工作,已接入LED负载。Va略小于boost电路的输入电压,D4截止,Va > V+ > Vo ;由于Q6关断,LED未导通时的等效电阻很大,仍可近似看作Vb =V- = Vo。所以V+ > V-, Vo等于放大器的正饱和输出电压。正饱和输出电压Vo经过R6和D5、D3开通Q2,于是Q3处于截止状态,Q6是否导通取决于驱动电压PWM0UT。MCU可输出PWM信号来控制驱动电压PWM0UT,达到调光的目的。2、当LED短路时,LED负载两端的电压差等于零。情形一 b00st电路没有工作,Q6关断,放大器正饱和输出。若LED短路,Va = Vb =12V/MV,二极管D4和D6截止,V+ < V-,放大器转入负饱和输出OV,Q2截止,Q3导通, 继而关断Q6,主回路被关断,防止烧毁元件。情形二 b00st电路正常工作,Q6导通,放大器正饱和输出。若LED短路,Va = Vb 并且接近0V,二极管D4和D6由于放大器的正饱和电压而正偏导通,同样有V+ < V-,放大器转入负饱和输出OV,Q2截止,Q3导通,继而关断Q6,主回路停止工作,电路工作进入情形一所述的状态。C图部分为整个控制电路的供电部分,D2为12V稳压二极管,Ql为NPN型三极管, 发射极电压约为11. 4V,它是整个保护电路的供电电源。UC904的正饱和输出电压低于电源电压1.5V,也就是9. 9V左右。D部分是缓冲部分。缓冲电路由稳压二极管D3、电阻R6、二极管D5、三极管Q5和充电电容C4构成,R6用于限流,D3是5.6V稳压二极管。当放大器正饱和输出时(LED没有短路),三极管Q5截止,充电电容C4的充电因R6的限流而很慢,充电电容C4充电至6. 2V 时,稳压二极管D3和Q2才能导通。当放大器负饱和输出时(LED短路),二极管D5截止,三极管Q5导通,充电电容C4放电很快,稳压二极管D3和三极管Q2迅速截止。缓冲电路具体连接如下二极管D5连接在三极管Q5之集电极与基极之间,稳压二极管D3串接在三极管 Q5之集电极上,二极管D5的正极与基极连接且与电阻R6串接,充电电容C4并接在三极管 Q5之集电极上,电阻R6用于限流,LED没有短路时,三极管Q5截止,电阻R6限流充电电容 C4慢充电,充电电容C4充电至相应电压时,稳压二极管D3和输出电路导通,当LED短路,二极管D5截止,三极管Q5导通,充电电容C4快速放电,稳压二极管D3和输出电路迅速截止。E部分是输出电路。输出电路包括三极管Q2和三极管Q3,三极管Q3的基极与三极管Q2集电极连接,在三极管Q2和三极管Q3的集电极上分别串接有电阻R4、R5,三极管Q2 的基极为输出电路的输入端,三极管Q3的集电极输出电路的输出端。三极管Q2和R4是逻辑电平转换作用;三极管Q3和R5引入了驱动电压PWM0UT,一般在7V到15V之间均可。在三极管Q3的集电极端并接有电容C3,但电容C3是可选元件。本电路应用LED负载的开断控制管在它的负端;LED串联数目不大于30串(总电压不大于100V);如果有,建议与LED并联的电阻不小于10K。
权利要求1.一种led恒流源短路保护电路,其特征在于所述led恒流源短路保护电路包括比较电路、供电电路和输出电路,比较电路的两输入端连接在负载LED电路的两端,比较电路的输出端与输出电路的输入端连接,输出电路的输出端与串接在负载LED上的PWM调光MOS 管Q6的控制端连接,负载LED电路短路时,比较电路负饱和输出0V,关断PWM调光MOS管, 负载LED主回路被关断,PWM调光失效;负载LED电路没有短路时,输出电路的输入端电压等于比较电路的正饱和输出电压,PWM信号输出控制MOS管Q6的驱动电压进行PWM调光。
2.根据权利要求1所述的led恒流源短路保护电路,其特征在于比较电路的输出端与输出电路的输入端之间连接有缓冲电路,缓冲电路用于提高电路的抗干扰性,缓冲电路由稳压二极管D3、电阻R6、二极管D5、三极管Q5和充电电容C4构成,二极管D5连接在三极管Q5之集电极与基极之间,稳压二极管D3串接在三极管Q5之集电极上,二极管D5的正极与基极连接且与电阻R6串接,充电电容C4并接在三极管Q5之集电极上,电阻R6用于限流,LED没有短路时,Q5截止,电阻R6限流充电电容C4慢充电,充电电容C4充电至相应电压时,稳压二极管D3和输出电路导通,当LED短路,二极管D5截止,三极管Q5导通,充电电容C4快速放电,稳压二极管D3和输出电路迅速截止。
3.根据权利要求2所述的led恒流源短路保护电路,其特征在于比较电路由放大器及其外围器件组成,外围器件包括有二极管D4和二极管D6,二极管D4反接在放大器的正输入端,二极管D6连接在放大器的负输入端与放大器的输出端之间,二极管D6的正极与放大器的输出端连接。
4.根据权利要求3所述的led恒流源短路保护电路,其特征在于PWM调光MOS管连接在负载LED的负极性端。
5.根据权利要求1所述的led恒流源短路保护电路,其特征在于输出电路包括三极管Q2和三极管Q3,三极管Q3的基极与三极管Q2集电极连接,在三极管Q2和三极管Q3的集电极上分别串接有电阻R4、R5,三极管Q2的基极为输出电路的输入端,三极管Q3的集电极输出电路的输出端,三极管Q2和电阻R4用于逻辑电平转换作用,三极管Q3和电阻R5弓丨入了控制MOS管Q6的驱动电压且在7V-15V之间。
6.根据权利要求5所述的led恒流源短路保护电路,其特征在于三极管Q3的集电极端并接有电容C3。
专利摘要本实用新型公开了一种led恒流源短路保护电路,其特征在于所述led恒流源短路保护电路包括比较电路、供电电路和输出电路,比较电路的两输入端连接在负载LED电路的两端,比较电路的输出端与输出电路的输入端连接,输出电路的输出端与串接在负载LED上的PWM调光MOS管Q6的控制端连接,负载LED电路短路时,比较电路负饱和输出0V,关断PWM调光MOS管,负载LED主回路被关断,PWM调光失效;负载LED电路没有短路时,输出电路的输入端电压等于比较电路的正饱和输出电压,PWM信号输出控制MOS管Q6的驱动电压进行PWM调光。本实用新型可以快速保护器件,同时不影响效率,短路解除后立即自动恢复的LED恒流源驱动的短路保护电路。
文档编号H05B37/02GK202014080SQ20112005055
公开日2011年10月19日 申请日期2011年2月28日 优先权日2011年2月28日
发明者陈勇 申请人:深圳硕日新能源科技有限公司
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