一种驱动电源防雷故障监测电路及驱动电源的制作方法

本实用新型涉及电子电路控制技术领域，特别是涉及一种驱动电源防雷故障监测电路及驱动电源。

背景技术：

目前，驱动电源通常包括防雷电路和驱动电源主电路(如图1所示)。防雷电路是驱动电源必不可少的电路，这是因为当输入至驱动电源的市电因雷击或其他因素产生高脉冲电压时，会损坏驱动电源，而防雷电路的作用是在最短时间内释放电路上因感应雷击而产生的大量脉冲能量到安全地线上，从而保护驱动电源，使得驱动电源主电路安全为负载供电。

但是，防雷电路在承受单次或多次雷击后可能会发生损坏，防雷电路发生损坏后驱动电源便失去防雷能力，此情况下若未及时发现防雷电路损坏，则会在下次市电因雷击或其他因素产生高脉冲电压时损坏驱动电源(即驱动电源主电路也发生损坏)，从而导致驱动电源的经济损失较大；而且，防雷电路和驱动电源主电路均发生损坏的情况下维修驱动电源，维修人员需做较为详细的故障分析，从而导致维修时间较长。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种驱动电源防雷故障监测电路及驱动电源，避免了下次市电因雷击或其他因素产生高脉冲电压时继续损坏驱动电源主电路，从而减少了驱动电源的经济损失；而且，此情况下维修人员只需维修或更换驱动电源的防雷电路，从而节约了维修时间。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种驱动电源防雷故障监测电路，应用于包括防雷电路和驱动电源主电路的驱动电源，包括：

与所述防雷电路连接的防雷电路监测电路，用于当监测到所述防雷电路发生故障时，生成防雷故障信号；

分别与所述防雷电路监测电路的输出端和提示装置连接的总控制器，用于在接收到所述防雷故障信号后，控制所述提示装置发出表示所述防雷电路故障的提示信息，以提醒用户对所述防雷电路进行维修或更换。

优选地，所述防雷电路包括第一防雷元件和第二防雷元件；其中：

所述第一防雷元件与所述第二防雷元件相互串联，且所述防雷电路并联接入市电的零线和火线之间；其中，所述防雷电路在发生故障时其内防雷元件均无法正常工作；

相应的，所述防雷电路监测电路具体用于在所述市电输入至所述防雷电路后，若监测到所述第一防雷元件和所述第二防雷元件之间无法输出电压时，生成防雷故障信号。

优选地，所述防雷电路监测电路包括二极管、第一电阻、第二电阻及包括发光二极管和光耦三极管的光电耦合器；其中：

所述发光二极管的阴极与所述第一防雷元件的第一端连接，所述二极管的阳极与所述第一防雷元件的第二端和所述第二防雷元件的第一端连接，所述二极管的阴极与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述发光二极管的阳极连接，所述光耦三极管的集电极与所述第二电阻的第一端连接，其公共端作为所述防雷电路监测电路的输出端，所述第二电阻的第二端接入直流电源，所述光耦三极管的发射极接地；

相应的，所述总控制器具体用于在接收到高电平信号时，控制所述提示装置发出表示所述防雷电路故障的提示信息。

优选地，所述第一防雷元件具体为第一压敏电阻，所述第二防雷元件具体为第一保险丝。

优选地，所述第一防雷元件包括相互并联的第二压敏电阻和第三压敏电阻，所述第二防雷元件具体为第二保险丝。

优选地，所述第一防雷元件具体为第四压敏电阻，所述第二防雷元件包括相互串联的气体放电管和第三保险丝。

优选地，所述驱动电源防雷故障监测电路还包括信息存储装置；其中：

所述信息存储装置的输入端与所述防雷电路监测电路的输出端连接，所述信息存储装置的供电端与所述驱动电源主电路的直流供电端连接；

所述信息存储装置用于在所述防雷电路监测电路生成防雷故障信号后，对所述防雷故障信号进行存储，以供用户后期读取。

优选地，所述防雷电路监测电路和所述信息存储装置集成于所述驱动电源中。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种驱动电源，包括防雷电路和驱动电源主电路，还包括上述防雷电路监测电路和信息存储装置。

优选地，所述驱动电源主电路包括相互串联的整流桥、Boost电路及Flyback电路，或者相互串联的整流桥、Boost电路及LLC电路。

本实用新型提供了一种驱动电源防雷故障监测电路，应用于包括防雷电路和驱动电源主电路的驱动电源，包括：与防雷电路连接的防雷电路监测电路，用于当监测到防雷电路发生故障时，生成防雷故障信号；分别与防雷电路监测电路的输出端和提示装置连接的总控制器，用于在接收到防雷故障信号后，控制提示装置发出表示防雷电路故障的提示信息，以提醒用户对防雷电路进行维修或更换。

可见，本申请可对驱动电源的防雷电路的故障情况进行监测，并在监测到防雷电路发生故障(即驱动电源失去防雷能力)时，控制提示装置发出表示防雷电路故障的提示信息，以提醒用户应及时对防雷电路进行维修或更换，从而避免了下次市电因雷击或其他因素产生高脉冲电压时继续损坏驱动电源主电路，进而减少了驱动电源的经济损失；而且，此情况下维修人员只需维修或更换驱动电源的防雷电路，从而节约了维修时间。

本实用新型还提供了一种驱动电源，与上述防雷故障监测电路具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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实用新型的一些实施例，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为现有技术中的一种驱动电源的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种驱动电源防雷故障监测电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种驱动电源防雷故障监测电路的具体结构示意图；

图4(a)为本实用新型实施例提供的第一种防雷电路的结构示意图；

图4(b)为本实用新型实施例提供的第二种防雷电路的结构示意图；

图4(c)为本实用新型实施例提供的第三种防雷电路的结构示意图；

图5(a)为本实用新型实施例提供的一种驱动电源主电路的具体结构示意图；

图5(b)为本实用新型实施例提供的另一种驱动电源主电路的具体结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种驱动电源防雷故障监测电路及驱动电源，避免了下次市电因雷击或其他因素产生高脉冲电压时继续损坏驱动电源主电路，从而减少了驱动电源的经济损失；而且，此情况下维修人员只需维修或更换驱动电源的防雷电路，从而节约了维修时间。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图2，图2为本实用新型实施例提供的一种驱动电源防雷故障监测电路的结构示意图。

该驱动电源防雷故障监测电路应用于包括防雷电路和驱动电源主电路的驱动电源，包括：

与防雷电路连接的防雷电路监测电路1，用于当监测到防雷电路发生故障时，生成防雷故障信号；

分别与防雷电路监测电路1的输出端和提示装置连接的总控制器2，用于在接收到防雷故障信号后，控制提示装置发出表示防雷电路故障的提示信息，以提醒用户对防雷电路进行维修或更换。

具体地，本申请的驱动电源防雷故障监测电路包括防雷电路监测电路1和总控制器2，其工作原理为：

已知驱动电源包括防雷电路和驱动电源主电路，其中，防雷电路用于为驱动电源主电路提供防雷保护；驱动电源主电路用于将自身输入的市电电压转换成稳定的直流电压或直流电流为负载(通常是包含LED(Light Emitting Diode，发光二极管)的负载)供电。

需要说明的是，防雷电路和驱动电源主电路相互独立，即防雷电路发生故障后，驱动电源主电路可继续工作。但是，防雷电路发生损坏后驱动电源便失去防雷能力，此情况下若未及时发现防雷电路损坏，则在下次市电因雷击或其他因素产生高脉冲电压时会导致驱动电源主电路发生损坏，所以本申请设置防雷电路监测电路1，用来监测防雷电路是否发生故障，若监测到防雷电路发生故障，则生成防雷故障信号；若未监测到防雷电路发生故障，则不生成防雷故障信号。

而且，本申请的防雷电路监测电路1会将生成的防雷故障信号发送至总控制器2。总控制器2在接收到防雷故障信号后，确定防雷电路发生故障，同时控制提示装置发出表示防雷电路故障的提示信息，从而及时告知用户防雷电路发生故障。用户便可以在看到表示防雷电路故障的提示信息后，及时安排维修或更换驱动电源。

可见，防雷电路监测电路1会在防雷电路发生故障的第一时刻向总控制器2发送防雷故障信号，使用户及时发现防雷电路损坏，从而在下次雷击之前安排维修或更换驱动电源(只需维修或更换其内的防雷电路部分)，进而避免了下次市电因雷击或其他因素产生高脉冲电压时继续损坏驱动电源主电路。

本实用新型提供了一种驱动电源防雷故障监测电路，应用于包括防雷电路和驱动电源主电路的驱动电源，包括：与防雷电路连接的防雷电路监测电路，用于当监测到防雷电路发生故障时，生成防雷故障信号；分别与防雷电路监测电路的输出端和提示装置连接的总控制器，用于在接收到防雷故障信号后，控制提示装置发出表示防雷电路故障的提示信息，以提醒用户对防雷电路进行维修或更换。

可见，本申请可对驱动电源的防雷电路的故障情况进行监测，并在监测到防雷电路发生故障(即驱动电源失去防雷能力)时，控制提示装置发出表示防雷电路故障的提示信息，以提醒用户应及时对防雷电路进行维修或更换，从而避免了下次市电因雷击或其他因素产生高脉冲电压时继续损坏驱动电源主电路，进而减少了驱动电源的经济损失；而且，此情况下维修人员只需维修或更换驱动电源的防雷电路，从而节约了维修时间。

请参照图3，图3为本实用新型实施例提供的一种驱动电源防雷故障监测电路的具体结构示意图。该驱动电源防雷故障监测电路在上述实施例的基础上：

作为一种可选地实施例，防雷电路包括第一防雷元件t1和第二防雷元件t2；其中：

第一防雷元件t1与第二防雷元件t2相互串联，且防雷电路并联接入市电的零线和火线之间；其中，防雷电路在发生故障时其内防雷元件均无法正常工作；

相应的，防雷电路监测电路1具体用于在市电输入至防雷电路后，若监测到第一防雷元件t1和第二防雷元件t2之间无法输出电压时，生成防雷故障信号。

具体地，本申请的防雷电路包括跨接于驱动电源主电路的输入线路上的第一防雷元件t1和第二防雷元件t2(第一防雷元件t1和第二防雷元件t2可集成在一起组成一个集成元件A1)。已知当防雷电路未发生故障时，第一防雷元件t1和第二防雷元件t2均可正常工作；当防雷电路发生故障时，第一防雷元件t1和第二防雷元件t2均无法正常工作，也就是说，当驱动电源主电路的输入线路上输入市电时，若防雷电路未发生故障，则第一防雷元件t1和第二防雷元件t2之间的连接线上存在一定电压；若防雷电路发生故障，则第一防雷元件t1和第二防雷元件t2之间的连接线上没有电压。

基于此，本申请的防雷电路监测电路1的工作原理具体为：在市电输入至防雷电路后，监测第一防雷元件t1和第二防雷元件t2之间是否可以输出电压，若监测到第一防雷元件t1和第二防雷元件t2之间可输出电压时，说明防雷电路未发生故障，则不生成防雷故障信号；若监测到第一防雷元件t1和第二防雷元件t2之间无法输出电压时，说明防雷电路发生故障，则生成防雷故障信号。

作为一种可选地实施例，防雷电路监测电路1包括二极管DP1、第一电阻RP1、第二电阻RP2及包括发光二极管和光耦三极管的光电耦合器UP1；其中：

发光二极管的阴极与第一防雷元件t1的第一端连接，二极管DP1的阳极与第一防雷元件t1的第二端和第二防雷元件t2的第一端连接，二极管DP1的阴极与第一电阻RP1的第一端连接，第一电阻RP1的第二端与发光二极管的阳极连接，光耦三极管的集电极与第二电阻RP2的第一端连接，其公共端作为防雷电路监测电路1的输出端，第二电阻RP2的第二端接入直流电源，光耦三极管的发射极接地；

相应的，总控制器2具体用于在接收到高电平信号时，控制提示装置发出表示防雷电路故障的提示信息。

具体地，本申请的防雷电路监测电路1包括二极管DP1、第一电阻RP1、第二电阻RP2及光电耦合器UP1，其工作原理为：

在市电输入至防雷电路后，若防雷电路未发生故障，则第一电阻RP1和二极管DP1可从第一防雷元件t1和第二防雷元件t2之间取出电压，并为光电耦合器UP1提供电压和电流使其工作(发光二极管发光、光耦三极管导通)。光耦三极管导通后，输入至总控制器2的信号V1会被拉低，即不生成防雷故障信号。可见，信号V1为低电平表征防雷电路未发生故障。

在市电输入至防雷电路后，若防雷电路发生故障，则第一电阻RP1和二极管DP1无法从第一防雷元件t1和第二防雷元件t2之间取出电压，从而无法为光电耦合器UP1提供电压和电流使其工作(发光二极管不发光、光耦三极管断开)。光耦三极管断开后，信号V1为高电平(大小约等于直流电源的输出电压Vc)，即生成防雷故障信号。可见，信号V1为高电平表征防雷电路发生故障。

基于此，总控制器2可根据信号V1的电平高低判定防雷电路是否发生故障，具体是总控制器2在接收到低电平信号时，确定防雷电路未发生故障；总控制器2在接收到高电平信号时，确定防雷电路发生故障，同时控制提示装置发出表示防雷电路故障的提示信息。

请参照图4(a)，图4(a)为本实用新型实施例提供的第一种防雷电路的结构示意图。

作为一种可选地实施例，第一防雷元件t1具体为第一压敏电阻MOV1，第二防雷元件t2具体为第一保险丝F1。

具体地，本申请的防雷电路可由第一压敏电阻MOV1和第一保险丝F1组成，其中，第一压敏电阻MOV1是一种限压型保护器件，其利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在第一压敏电阻MOV1的两极间时，第一压敏电阻MOV1可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护；第一保险丝F1主要是起到过载保护作用，第一保险丝F1在电流异常升高到一定的高度和热度时，会自身熔断以切断电流，从而保护了电路安全运行。

需要说明的是，防雷电路在防雷时超过自身所能承受的耐压和电流会发生损坏，此时第一压敏电阻MOV1和第一保险丝F1会同时发生损坏。

请参照图4(b)，图4(b)为本实用新型实施例提供的第二种防雷电路的结构示意图。

作为一种可选地实施例，第一防雷元件t1包括相互并联的第二压敏电阻MOV2和第三压敏电阻MOV3，第二防雷元件t2具体为第二保险丝F2。

具体地，本申请的防雷电路还可由第二保险丝F2及相互并联的第二压敏电阻MOV2和第三压敏电阻MOV3组成，与图4(a)的防雷电路相比，图4(b)的防雷电路增设一个压敏电阻，可提高防雷电路的防雷能力。

请参照图4(c)，图4(c)为本实用新型实施例提供的第三种防雷电路的结构示意图。

作为一种可选地实施例，第一防雷元件t1具体为第四压敏电阻MOV4，第二防雷元件t2包括相互串联的气体放电管GDT和第三保险丝F3。

具体地，本申请的防雷电路还可由第四压敏电阻MOV4、气体放电管GDT及第三保险丝F3串联组成，与图4(a)的防雷电路相比，图4(c)的防雷电路增设一个气体放电管GDT(一种间隙型的防雷保护元件，起泄放雷电瞬时过电流和限制过电压的作用)，可提高防雷电路的防雷能力。

当然，本申请的防雷电路还可以选用其他结构的防雷电路，本申请在此不做特别的限定，根据实际防雷需求而定。

作为一种可选地实施例，驱动电源防雷故障监测电路还包括信息存储装置3；其中：

信息存储装置3的输入端与防雷电路监测电路1的输出端连接，信息存储装置3的供电端与驱动电源主电路的直流供电端连接；

信息存储装置3用于在防雷电路监测电路1生成防雷故障信号后，对防雷故障信号进行存储，以供用户后期读取。

进一步地，本申请的驱动电源防雷故障监测电路还包括信息存储装置3，用来存储防雷电路监测电路1生成的防雷故障信号，从而便于用户后期通过读取信息存储装置3中存储的内容了解驱动电源中防雷电路的历史工作情况。

作为一种可选地实施例，防雷电路监测电路1和信息存储装置3集成于驱动电源中。

具体地，本申请的防雷电路监测电路1和信息存储装置3可集成于驱动电源中，也即驱动电源包括防雷电路、驱动电源主电路、防雷电路监测电路1及信息存储装置3。更具体地，防雷电路、驱动电源主电路、防雷电路监测电路1及信息存储装置3可集成在同一块PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)上。

此外，本申请的总控制器2可以选用现场用于控制驱动电源工作的控制器，从而无需另设控制器。控制器和驱动电源之间可采用无线通讯(如WiFi或蓝牙)，从而实现对驱动电源的控制；且控制器可控制单台驱动电源或同时控制多台驱动电源。

接下来，本申请对驱动电源主电路的具体结构进行详细说明：

请参照图5(a)，图5(a)为本实用新型实施例提供的一种驱动电源主电路的具体结构示意图。在本实施例中，驱动电源主电路包括整流桥+Boost电路+LLC电路。

具体地，整流桥用于将输入的市电电压Vin转换成直流电压Vac。Boost电路用于将接收到的直流电压Vac转换成稳定的直流电压Vbus输出，以为LLC电路供电。Boost电路包括第一主功率电路、反馈环和PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)控制电路，其中，第一主功率电路包括第一电感L1、第一二极管D1、第一开关管S1及第二电容C2(电解电容)；反馈环包括第一线性电阻R1、第一电容C1及误差放大器。Boost电路的具体工作原理为：反馈环利用误差放大器采样直流电压Vbus，并将直流电压Vbus与基准电压Vref进行运算，且将误差放大器的输出信号发送至PFC控制电路；同时，反馈环还利用由第一线性电阻R1和第一电容C1组成的补偿网络输出补偿信号至PFC控制电路。PFC控制电路在接收反馈环的输出信号和补偿信号后，会输出驱动控制信号控制第一开关管S1的通断，从而使Boost电路输出稳定的直流电压Vbus(无限接近于根据基准电压Vref进行分压的电压)，同时实现PFC功能。

LLC电路用于将Boost电路输出的直流电压Vbus转换成稳定的直流电压或直流电流，以为负载供电。LLC电路包括第二主功率电路、第一电压环、第一电流环及LLC控制电路，其中，第二主功率电路包括第二开关管S2、第三开关管S3、第二电感L2(谐振电感)、第一变压器T1、第三电容C3(谐振电容)、第二二极管D2、第三二极管D3及第四电容C4(电解电容)；第一电流环包括第二线性电阻R2、第五电容C5及第一运算放大器；第一电压环包括第三线性电阻R3、第六电容C6及第二运算放大器。LLC电路的具体工作原理为：第一电压环利用第二运算放大器采样输出电压Vo，并将输出电压Vo与第一基准电压Vref1进行运算，且将第二运算放大器的输出信号(有关输出电压的反馈信号)发送至LLC控制电路。同理，第一电流环利用第一运算放大器采样表征输出电流Is的电压信号(增设电流采样电阻RS)，并将采样的电压信号与第二基准电压Vref2进行运算，且将第一运算放大器的输出信号(有关输出电流的反馈信号)发送至LLC控制电路。LLC控制电路根据有关输出电压的反馈信号和有关输出电流的反馈信号，输出驱动控制信号控制第二开关管S2和第三开关管S3交替工作，从而使LLC电路输出稳定的直流电压或直流电流。

或者，本申请的驱动电源主电路可采用其他结构，比如，请参照图5(b)，图5(b)为本实用新型实施例提供的另一种驱动电源主电路的具体结构示意图。在本实施例中，驱动电源主电路包括整流桥+Boost电路+Flyback电路。

具体地，图5(b)中的整流桥+Boost电路与图5(a)中的整流桥+Boost电路相同，本申请在此不再赘述。

Flyback电路用于将Boost电路输出的直流电压Vbus转换成稳定的直流电压或直流电流，以为负载供电。Flyback电路包括第三主功率电路、第二电压环、第二电流环及Flyback控制电路，其中，第三主功率电路包括第四开关管S4、第二变压器T2、第四二极管D4及第七电容C7(电解电容)；第二电流环包括第四线性电阻R4、第八电容C8及第三运算放大器；第二电压环包括第五线性电阻R5、第九电容C9及第四运算放大器。Flyback电路的具体工作原理为：第二电压环利用第四运算放大器采样输出电压Vo，并将输出电压Vo与第一基准电压Vref1进行运算，且将第四运算放大器的输出信号(有关输出电压的反馈信号)发送至Flyback控制电路。同理，第二电流环利用第三运算放大器采样表征输出电流Is的电压信号，并将采样的电压信号与第二基准电压Vref2进行运算，且将第三运算放大器的输出信号(有关输出电流的反馈信号)发送至Flyback控制电路。Flyback控制电路根据有关输出电压的反馈信号和有关输出电流的反馈信号，输出驱动控制信号控制第四开关管S4的通断，从而使Flyback电路输出稳定的直流电压和直流电流。

当然，本申请的驱动电源主电路可采用其他结构，如单一Buck电路、Boost电路、Flyback电路，本申请在此不做特别的限定，根据实际情况而定。

本实用新型提供了一种驱动电源，包括防雷电路和驱动电源主电路，还包括上述防雷电路监测电路和信息存储装置。

作为一种可选地实施例，驱动电源主电路包括相互串联的整流桥、Boost电路及Flyback电路，或者相互串联的整流桥、Boost电路及LLC电路。

本实用新型提供的驱动电源的介绍请参考上述驱动电源防雷故障监测电路的实施例，本实用新型在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型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。