專利名稱：一種低成本高可靠性led開路保護電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED開路保護電路，更具體地講，涉及一種低成本高可靠 性LED開路保護電路。
背景技術：
圖1是傳統的LED開路保護電路的示意圖。如圖1所示，在電源Vin與地 之間連接有去藕電容器Cin;電阻器R2—端接電源Vin，另一端接穩壓管Zl的 負極，穩壓管Zl的正極接光耦12的正輸入端，光耦12的負輸入端與LED的負 極、電容器Cout的負極以及電感L1的一端相連接，LED的正極和電容器Cout 的正極連接接到電源Vin以及續流二極管Dl的負極，續流二極管Dl的正極連 接到電感Ll的另一端以及M0S晶體管Ml的漏極；MOS晶體管Ml的柵極連接到 控制芯片11的gate輸出端，MOS晶體管Ml的源極連接到電阻器Rl以及控制芯 片11的cs端；電阻器Rl的另一端接地；控制芯片11的使能端en接光耦12 輸出端的正極；光耦12輸出端的負極接地。
當MOS晶體管Ml導通時，電感Ll電流增加，節點cs處電壓增加，直到節 點cs處電壓升高到某一參考電壓時，關斷M0S晶體管M1;電感Ll通過續流二 極管D1、負載LED放電，電流降低；控制芯片ll再通過一定方式重新開啟MOS 晶體管M1，形成一個周期。當輸出LED開路時，導通電流為0，從而Ml常通， 輸出電壓Vout會升高，當其值高達一定值時，穩壓管Z1擊穿，產生光耦12輸 入電流，從而光耦12輸出產生下拉電流將en端拉低，控制芯片11關斷M0S晶 體管M1，從而維持輸出電壓在一個較合理的值。這樣就有效地防止在LED開路 時輸出產生高壓，從而有效防止LED在接通瞬間被燒壞。
上述傳統的開路保護電路中，存在如下兩個缺點第一，開路時通過穩壓 管檢測輸出電壓，當電壓升到高于穩壓管額定電壓時產生電流流向光耦，從而 將控制芯片11的en端拉低，相應地關斷MOS晶體管Ml，此檢測方式采用了光
耦，因而成本較高；第二，由于驅動光耦需要毫安級別的電流，如此電流級別 的高壓穩壓管較少，而采用TVS管代替穩壓管又會降低保護電路的可靠性。可見，傳統的LED開路保護電路成本高、可靠性低。
發明內容
本發明的目的是解決現有技術中的上述問題，提供一種低成本高可靠性LED 開路保護電路，以提高整體系統的性價比。
為了實現上述目的，本發明提供了 一種低成本高可靠性LED開路保護電路， 包括相互并聯連接的LED和輸出電容器Cout， LED的正極連接到電源Vin; 電感L1，其一端與LED的負極相連接；第一MOS晶體管Ml，其漏極與電感 Ll的另一端相連接，源極經由第一電阻器R1接地；續流二極管D1，其正極連 接到第一 MOS晶體管Ml的漏極，負極連接到LED的正極；控制第一 MOS晶 體管M1通斷的控制芯片，該控制芯片具有使能端en和輸出端口 gate、 cs，其 中輸出端口 gate連接到第一 MOS晶體管Ml的柵極，而輸出端口 cs與第一 MOS 晶體管M1的源極相連接；其特征在于，進一步包括晶體管負反饋控制模塊，該 控制模塊對LED兩端的輸出電壓進行采樣，并產生輸出到所述控制芯片的使能 端en的輸出信號，以控制第一 MOS晶體管Ml的通斷。
根據本發明的一實施例，晶體管負反饋控制模塊包括第一雙極型晶體管Ql、 第二雙極型晶體管Q2、第二電阻器R2和第三電阻器R3，其中第一雙極型晶體 管Ql的發射極經由第二電阻器R2連接到所述LED的正極，第一雙極型晶體管 Ql的基極連接到所述LED負極，第一雙極型晶體管Q1的集電極連接到第二雙 極型晶體管Q2的基極和第三電阻器R3的一端，第三電阻器R3的另一端與第 二雙極型晶體管Q2的發射極共接到地，第二雙極型晶體管Q2的集電極連接到 所述控制芯片的使能端en。其中，第一雙極型晶體管Ql可以為PNP型晶體管， 第二雙極型晶體管Q2可以為NPN型晶體管。
根據本發明的另一實施例，晶體管負反饋控制模塊包括第二 MOS晶體管 M2、第三MOS晶體管M3、第二電阻器R2和第三電阻器R3，其中第二 MOS 晶體管M2的源極經由第二電阻器R2連接到所述LED的正極，第二 MOS晶體 管M2的柵極連接到所述LED負極，第二 MOS晶體管M2的漏極連接到第三 MOS晶體管M3的柵極和第三電阻器R3的一端，第三電阻器R3的另一端與第 三MOS晶體管M3的源極共接到地，第三MOS晶體管M3的漏極連接到所述 控制芯片的使能端en。其中第二 MOS晶體管M2可以為PMOS晶體管，第三 MOS晶體管M3可以為NMOS晶體管。本發明采用晶體管和電阻構成的電路模塊代替現有技術中的穩壓管和光 耦，不僅實現了開路保護功能，而且由于晶體管和電阻技術成熟、成本低且可 靠性高，從而使得根據本發明的開路保護電路成本低且可靠性高。
圖1是傳統的LED開路保護電路的示意圖2是根據本發明一實施例的低成本高可靠性LED開路保護電路的示意圖； 圖3是根據本發明另一實施例的低成本高可靠性LED開路保護電路的示意圖。
具體實施例方式
下面，結合附圖詳細描述根據本發明的優選實施例。
首先，相對于如圖1所示的現有的開路保護電路而言，本發明的技術方案 采用晶體管負反饋控制模塊代替傳統的穩壓管和光耦構成的控制網絡，通過對 LED兩端的輸出電壓進行采樣，并產生輸出到控制芯片的使能端en的輸出信號， 來控制第一 MOS晶體管Ml的通斷，實現開路保護功能。
具體地，如圖2所示，LED和輸出電容器Cout相互并聯連接，LED的正極 連接到電源Vin，電感L1的一端與LED的負極相連接，電感L1的另一端與第 一 MOS晶體管Ml的漏極相連接，第一 MOS晶體管Ml的源極經由第一電阻 器Rl接地，續流二極管Dl的正極連接到第一 MOS晶體管Ml的漏極，續流 二極管Dl的負極連接到LED的正極，控制芯片21控制第一 MOS晶體管Ml 的通斷，控制芯片21的輸出端口 gate連接到第一 MOS晶體管Ml的柵極，而 輸出端口 cs與第一MOS晶體管M1的源極相連接，去耦電容器Cin連接在電源 Vin和地之間。
晶體管負反饋控制模塊包括第一雙極型晶體管Ql 、第二雙極型晶體管Q2、 第二電阻器R2和第三電阻器R3。第一雙極型晶體管Ql的發射極經由第二電阻 器R2連接到LED的正極，第一雙極型晶體管Ql的基極連接到LED的負極， 第一雙極型晶體管Ql的集電極連接到第二雙極型晶體管Q2的基極和第三電阻 器R3的一端，第三電阻器R3的另一端與第二雙極型晶體管Q2的發射極共接 到地，第二雙極型晶體管Q2的集電極連接到控制芯片的使能端en。在該優選實施例中，第一雙極型晶體管Ql為PNP型晶體管，第二雙極型晶體管Q2為NPN 型晶體管。
該實施例中，通過射極負反饋的共射放大器放大輸出電壓Vout，并用以驅 動下拉網絡，將控制芯片21的使能端en拉低，從而控制第一 MOS晶體管Ml 的關斷。具體而言,通過第二電阻器R2和第一雙極型晶體管Ql將輸出電壓Vout 轉換為電流，該電流流入第二電阻器R2產生電壓，該電壓控制第二雙極型晶體 管Q2的基極，從而產生下拉電流將控制芯片21的使能端en拉低，從而通過控 制芯片21關斷第一MOS晶體管M1，因而限制了輸出電壓。輸出電壓滿足如下 不等式-
通過設計使得實際需要輸出的電壓約小于上式限制的電壓，則燈突然接上 時(接通瞬間)就不會因為高壓產生的沖擊電流而燒壞，而該保護電路在正常 工作時也不會觸發影響系統的正常功能。
圖3示出了根據本發明的另一優選實施例，其與圖2所示的優選實施例的 區別僅在于，采用第二 MOS晶體管M2和第三MOS晶體管M3分別代替第一 雙極型晶體管Ql和第二雙極型晶體管Q2。相應地，采用第二 MOS晶體管M2 和第二電阻器R2將輸出電壓Vout轉化為電流并在第二電阻器R2上形成電壓， 用以控制第三MOS晶體管M3的導通，從而將控制芯片31的使能端en拉低來 關斷第一 MOS晶體管Ml，使得開路時輸出電壓得以限制。
應該理解，本發明的技術方案采用射極(源級)負反饋的方式將輸出電壓 轉化為電流，并在電阻上產生相應的電壓控制晶體管導通，從而將控制芯片的 使能端拉低，相應地關斷輸出開關管，限制輸出電壓，從而實現開路保護，這 種保護方式采用成熟的低成本的晶體管及電阻來實現，從而可靠性高且成本低。
本說明書中所描述的只是本發明的優選具體實施例，以上實施例僅用以說 明本發明的技術方案而非對本發明的限制。凡本領域技術人員依本發明的構思 通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在如權利要求 所界定的本發明的范圍之內。
權利要求
1.一種低成本高可靠性LED開路保護電路，包括相互并聯連接的LED和輸出電容器Cout，LED的正極連接到電源Vin；電感L1，其一端與LED的負極相連接；第一MOS晶體管M1，其漏極與電感L1的另一端相連接，源極經由第一電阻器R1接地；續流二極管D1，其正極連接到第一MOS晶體管M1的漏極，負極連接到LED的正極；控制第一MOS晶體管M1通斷的控制芯片，該控制芯片具有使能端en和輸出端口gate、cs，其中輸出端口gate連接到第一MOS晶體管M1的柵極，而輸出端口cs與第一MOS晶體管M1的源極相連接；其特征在于，進一步包括晶體管負反饋控制模塊，該控制模塊對LED兩端的輸出電壓進行采樣，并產生輸出到所述控制芯片的使能端en的輸出信號，以控制第一MOS晶體管M1的通斷。
2. 如權利要求1所述的低成本高可靠性LED開路保護電路，其特征在于， 所述晶體管負反饋控制模塊包括第一雙極型晶體管Ql、第二雙極型晶體管Q2、 第二電阻器R2和第三電阻器R3，其中第一雙極型晶體管Q1的發射極經由第二 電阻器R2連接到所述LED的正極，第一雙極型晶體管Ql的基極連接到所述 LED負極，第一雙極型晶體管Ql的集電極連接到第二雙極型晶體管Q2的基極 和第三電阻器R3的一端，第三電阻器R3的另一端與第二雙極型晶體管Q2的 發射極共接到地，第二雙極型晶體管Q2的集電極連接到所述控制芯片的使能端
3. 如權利要求2所述的低成本高可靠性LED開路保護電路，其特征在于， 所述第一雙極型晶體管Ql為PNP型晶體管,所述第二雙極型晶體管Q2為NPN 型晶體管。 '
4. 如權利要求1所述的低成本高可靠性LED開路保護電路，其特征在于， 所述晶體管負反饋控制模塊包括第二 MOS晶體管M2、第三MOS晶體管M3、 第二電阻器R2和第三電阻器R3，其中第二 MOS晶體管M2的源極經由第二電 阻器R2連接到所述LED的正極，第二 MOS晶體管M2的柵極連接到所述LED 負極，第二 MOS晶體管M2的漏極連接到第三MOS晶體管M3的柵極和第三 電阻器R3的一端，第三電阻器R3的另一端與第三MOS晶體管M3的源極共接到地，第三MOS晶體管M3的漏極連接到所述控制芯片的使能端en。
5. 如權利要求2所述的低成本高可靠性LED開路保護電路，其特征在于， 所述第二 MOS晶體管M2為PMOS晶體管，所述第三MOS晶體管M3為NMOS晶體管。
6. 如權利要求1-5中任一項所述的低成本高可靠性LED開路保護電路，其 特征在于，進一步包括連接在電源Vin和地之間的去耦電容器Cin。
全文摘要
一種低成本高可靠性LED開路保護電路，包括相互并聯連接的LED和輸出電容器Cout，LED的正極連接到電源Vin；電感L1，其一端與LED的負極相連；第一MOS晶體管M1，其漏極與電感L1的另一端相連，源極經由第一電阻器R1接地；續流二極管D1，其正極連接到第一MOS晶體管M1的漏極，負極連接到LED的正極；控制芯片，具有使能端en和輸出端口gate、cs，輸出端口gate連接到第一MOS晶體管M1的柵極，而輸出端口cs與第一MOS晶體管M1的源極相連；晶體管負反饋控制模塊，該模塊對LED兩端的輸出電壓進行采樣，并產生輸出到控制芯片的使能端en的輸出信號，以控制第一MOS晶體管M1的通斷。
文檔編號H05B37/00GK101616520SQ20091005769
公開日2009年12月30日 申請日期2009年8月3日 優先權日2009年8月3日
發明者義 張, 樓永偉, 趙新江 申請人:上海晶豐明源半導體有限公司