一种用于线性恒流驱动led的过压保护电路的制作方法
【专利摘要】本发明属于电子电路技术领域，涉及一种用于线性恒流驱动LED的过压保护电路。本发明器件的电路，包括串联LED灯组模块、恒流模块，其特征在于，还包括电压采样模块、调光模块；其中，串联LED灯组的正极接输入电源，负极接恒流模块和电压采样模块的输入端；恒流模块用于使流过串联LED灯组模块的电流恒定；电压采样模块采样串联LED灯组模块的输出端电压，电压采样模块的输出端接调光模块的输入端；调光模块的输出端接恒流模块的使能端，用于控制恒流模块的关断。本发明的有益效果为，能有效降低芯片功耗和温度，保护LED灯珠和器件，提升芯片对电压波动的适应范围。
【专利说明】
一种用于线性恒流驱动LED的过压保护电路
技术领域
[0001] 本发明属于电子电路技术领域，涉及一种用于线性恒流驱动LED的过压保护电路。
【背景技术】
[0002] 发光二极管LED现在被广泛应用于各个领域，它主要的优点在于体积小，功耗低， 成本低。作为一种新的光源，需要对其进行专门的电驱动设计，目前主要的驱动方法有线性 驱动和开关电源驱动。线性驱动的方式比较简单，具有电磁干扰EMI小、成本低等优势，在市 面上占有很大的份额。但是在电源电压波动的情况下，芯片的输入电压会升高，导致驱动芯 片功耗增加，造成芯片发烫甚至烧毁等问题。因此，对于恒流驱动的LED而言，具有过压保护 电路可以很好地调节芯片的功耗以及保护驱动芯片。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种用于线性恒流驱动LED的过压保护电路。
[0004] 本发明的技术方案为:一种用于线性恒流驱动LED的过压保护电路，包括串联LED 灯组模块、恒流模块，其特征在于，还包括电压采样模块、调光模块;其中，串联LED灯组的正 极接输入电源，负极接恒流模块和电压采样模块的输入端;恒流模块用于使流过串联LED灯 组模块的电流恒定；电压采样模块采样串联LED灯组模块的输出端电压，电压采样模块的输 出端接调光模块的输入端;调光模块的输出端接恒流模块的使能端，用于控制恒流模块的 关断。
[0005] 进一步的，所述恒流模块由具有使能端的误差放大器EA、驱动管匪1、电阻Rs构成； 其中，误差放大器EA的同向输入端接参考电位Vref，反向输入端接驱动管匪1的源极，输出 端接驱动管的栅级，使能端EN接调光模块的输出端；驱动管NM1的源极通过电阻Rs接到地 GND，漏极接串联LED灯组模块的输出端。
[0006] 进一步的，电压采样模块由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、齐 纳二极管Zener、第一反相器、第二反相器、功率M0S管NM2构成;其中，第一电阻R1的一端接 串联LED灯组模块的输出端，另一端通过第二电阻R2接到地GND;齐纳二极管Zener的正极接 第一电阻R1和第二电阻R2的连接点，其负极接到地GND;第一反相器的输入端接第一电阻R1 和第二电阻R2的连接点，第一反相器的输出端接第二反相器的输入端，第二反相器的输出 端接功率M0S管NM2的栅极;功率M0S管NM2的源极接地，其漏极依次通过第四电阻R4和第三 电阻R3后接电源;第四电阻R4和第三电阻R3的连接点为电压采样模块的输出端。
[0007] 进一步的，调光模块由第一比较器、第三反相器、第二比较器、斜坡发生器、或门构 成;其中，第一比较器的同相输入端接参考电位Vr，反相输入端接电压采样模块的输出端， 第一比较器的输出端同时接到斜坡发生器的使能端EN1和第三反相器的输入端；第三反相 器的输出端接到或门的一个输入端;斜坡发生器的输出端接第二比较器的反向输入端;第 二比较器的同向输入端接电压采样模块的输出端，其输出端接或门的另一个输入端;或门 的输出端恒流模块的使能端。
[0008] 本发明的有益效果为，本发明器件电路中芯片输入电源电压升高，芯片功耗增大， 芯片不会立即关断LED灯组，而是调节调光模块输出信号的占空比，改变恒流模块中驱动管 的导通时间，以降低电流的平均值，进而降低芯片功耗和温度，保护了LED灯珠和器件，提升 了芯片对电压波动的适应范围。
【附图说明】
[0009] 图1是本发明的用于线性恒流驱动LED的过压保护电路的结构示意图；
[0010]图2是电压采样模块的具体电路结构示意图；
[0011]图3是图2所示电压采样模块输入输出电压示意图；
[0012]图4是调光模块结构示意图；
[0013] 图5是调光模块输入端电压Vin与串联LED灯组模块输出端电压VD的关系，以及调 光模块EN输出端输出信号的占空比与调光模块输入端电压Vin的关系。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图，详细描述本发明的技术方案：
[0015] 本发明的一种用于线性恒流驱动LED的过压保护电路，如图1所示，包括串联LED灯 组模块、恒流模块，其特征在于，还包括电压采样模块、调光模块;其中，串联LED灯组的正极 接输入电源，负极接恒流模块和电压采样模块的输入端;恒流模块用于使流过串联LED灯组 模块的电流恒定；电压采样模块采样串联LED灯组模块的输出端电压，电压采样模块的输出 端接调光模块的输入端;调光模块的输出端接恒流模块的使能端，用于控制恒流模块的关 断。所述恒流模块由具有使能端的误差放大器EA、驱动管NM1、电阻Rs构成;其中，误差放大 器EA的同向输入端接参考电位Vref，反向输入端接驱动管NM1的源极，输出端接驱动管的栅 级，使能端EN接调光模块的输出端；驱动管匪1的源极通过电阻Rs接到地GND，漏极接串联 LED灯组模块的输出端。
[0016] 如图2所示，电压采样模块由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、 齐纳二极管Zener、第一反相器、第二反相器、功率M0S管NM2构成；其中，第一电阻R1的一端 接串联LED灯组模块的输出端，另一端通过第二电阻R2接到地GND;齐纳二极管Zener的正极 接第一电阻R1和第二电阻R2的连接点，其负极接到地GND;第一反相器的输入端接第一电阻 R1和第二电阻R2的连接点，第一反相器的输出端接第二反相器的输入端，第二反相器的输 出端接功率M0S管匪2的栅极;功率M0S管匪2的源极接地，其漏极依次通过第四电阻R4和第 三电阻R3后接电源;第四电阻R4和第三电阻R3的连接点为电压采样模块的输出端。电压采 样模块采样功率管NM1的漏端电压VD，其输出VI信号连接调光模块的输入端。随着功率管 NM1的漏端电压VD的上升到一定值时，电压采样模块的输出VI电压由VDD下降到特定值。
[0017] 如图4所示，调光模块由第一比较器、第三反相器、第二比较器、斜坡发生器、或门 构成；其中，第一比较器的同相输入端接参考电位Vr，反相输入端接电压采样模块的输出 端，第一比较器的输出端同时接到斜坡发生器的使能端EN1和第三反相器的输入端;第三反 相器的输出端接到或门的一个输入端;斜坡发生器的输出端接第二比较器的反向输入端； 第二比较器的同向输入端接电压采样模块的输出端，其输出端接或门的另一个输入端;或 门的输出端恒流模块的使能端。随着VD电压上升，调光模块输出方波信号占空比下降。
[0018] 本发明的工作原理是：
[0019] 当输入电源电压正常时，串联LED灯组输出电压为VD，VD经过电压采样模块中的 R1、R2分压作为反相器1的输入，经反相器1、反相器2控制NM2关断，从而得到电压采样模块 的输出端电压VI，电压采样模块的输出端电压VI = VDD，其中VDD为电压采样模块的电源端 电压;调光模块的输入电压为VI，即调光模块中比较器1的反向输入端Vin = Vl，调光模块中 比较器1的同向输入端电压为参考电压Vr，此时Vr < V in，则比较器1的输出端ΕΝ 1输出低电 平，EN1经过反相器3后变为高电平到达或门的输入端，则或门的输出端EN输出高电平;或门 的输出端与恒流模块的使能端相连，此时恒流模块的使能端为高电平，恒流模块正常工作；
[0020] 当输入电源电压升高时，串联LED灯组的输出端电压VD升高；于恒流模块，匪1管工 作于饱和区，升高的电压降在恒流模块中驱动管NM1的漏源两极间，流过NM1管的电流不变； VD升高，VD经过电压采样模块后输出端电压VI减小，其中电压采样模块中的齐纳二极管 Zener用来防止反相器1的输入电压过大，VD增大控制匪2管导通，电压采样模块的输出电压 R二:调光模块的输入电压为vi，即调光模块中比较器1的反向输 入端电压Vin = VI减小，有比较器1同向输入端参考电压Vr > Vin，则比较器1的输出端ΕΝ1输 出高电平，经过反相器3后变为低电平到达或门的一个输入端。同时，EN1使能斜坡发生器， 调光模块中比较器2的同向输入端为Vin，反向输入端输入斜坡信号，则比较器2输出端信号 为方波信号；比较器2输出的方波信号输入到或门的输入端，则或门输出信号为方波信号， 即调光模块的输出信号为方波信号。当调光模块输出的方波信号为高电平时使能恒流模 块，串联LED灯组模块工作。如图4所示，设定一个参考电压Vset，当VD>Vset时，调光模块输 出方波信号，则一个周期内串联LED灯组模块工作时间变短，降低了电流平均值，进而降低 功耗和芯片温度。
【主权项】
1. 一种用于线性恒流驱动LED的过压保护电路，包括串联LED灯组模块、恒流模块，其特 征在于，还包括电压采样模块、调光模块;其中，串联LED灯组的正极接输入电源，负极接恒 流模块和电压采样模块的输入端;恒流模块用于使流过串联LED灯组模块的电流恒定；电压 采样模块采样串联LED灯组模块的输出端电压，电压采样模块的输出端接调光模块的输入 端;调光模块的输出端接恒流模块的使能端，用于控制恒流模块的关断。2. 根据权利要求1所述的一种用于线性恒流驱动LED的过压保护电路，其特征在于，所 述恒流模块由具有使能端的误差放大器EA、驱动管NMl、电阻Rs构成;其中，误差放大器EA的 同向输入端接参考电位Vref，反向输入端接驱动管NMl的源极，输出端接驱动管的栅级，使 能端EN接调光模块的输出端;驱动管匪1的源极通过电阻Rs接到地GND，漏极接串联LED灯组 模块的输出端。3. 根据权利要求2所述的一种用于线性恒流驱动LED的过压保护电路，其特征在于，电 压采样模块由第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、齐纳二极管Zener、第一 反相器、第二反相器、功率MOS管匪2构成;其中，第一电阻Rl的一端接串联LED灯组模块的输 出端，另一端通过第二电阻R2接到地GND;齐纳二极管Zener的正极接第一电阻Rl和第二电 阻R2的连接点，其负极接到地GND;第一反相器的输入端接第一电阻Rl和第二电阻R2的连接 点，第一反相器的输出端接第二反相器的输入端，第二反相器的输出端接功率MOS管NM2的 栅极;功率MOS管匪2的源极接地，其漏极依次通过第四电阻R4和第三电阻R3后接电源;第四 电阻R4和第三电阻R3的连接点为电压采样模块的输出端。4. 根据权利要求3所述的一种用于线性恒流驱动LED的过压保护电路，其特征在于，调 光模块由第一比较器、第三反相器、第二比较器、斜坡发生器、或门构成；其中，第一比较器 的同相输入端接参考电位Vr，反相输入端接电压米样模块的输出端，第一比较器的输出端 同时接到斜坡发生器的使能端ENl和第三反相器的输入端;第三反相器的输出端接到或门 的一个输入端;斜坡发生器的输出端接第二比较器的反向输入端;第二比较器的同向输入 端接电压采样模块的输出端，其输出端接或门的另一个输入端;或门的输出端恒流模块的 使能端。
【文档编号】H05B33/08GK105898918SQ201610284297
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】李泽宏, 汪榕
【申请人】电子科技大学