專利名稱：升壓led驅(qū)動(dòng)電源的可恢復(fù)型保護(hù)電路及設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保護(hù)電路。具體涉及一種升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的保護(hù)電路及設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
隨著LED照明的應(yīng)用越來越廣泛，用戶對(duì)LED照明燈具的壽命要求越來越高，對(duì) LED驅(qū)動(dòng)電源電源也提出了較高的可靠性要求。而這就要求LED驅(qū)動(dòng)電源在各種異常情況下，能夠保護(hù)自身及負(fù)載設(shè)備的安全。其中，升壓電路作為一種簡(jiǎn)單實(shí)用的LED驅(qū)動(dòng)電源電路得到了廣泛的應(yīng)用，短路保護(hù)和開路保護(hù)也是其不可或缺的保護(hù)功能。當(dāng)升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的輸出端短路時(shí)，輸入電壓直接接至輸出端，輸出電流急劇升高；當(dāng)升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的輸出端開路時(shí)，輸出電壓會(huì)急劇升高。這兩種情況都有可能損壞該LED驅(qū)動(dòng)電源電路。升壓LED驅(qū)動(dòng)電源常用的短路保護(hù)方法是在輸入端接入保險(xiǎn)絲，一旦輸出端短路，輸出電流迅速上升，輸入端電流也會(huì)急劇增加，當(dāng)超過保險(xiǎn)絲的最大電流時(shí)使保險(xiǎn)絲熔斷，從而斷開電源供電，需解除短路故障并更換保險(xiǎn)絲后才能重新正常工作。此種方法雖然簡(jiǎn)單易行，但是保險(xiǎn)絲更換麻煩，對(duì)于不宜拆卸的LED驅(qū)動(dòng)電源并不適用。升壓LED驅(qū)動(dòng)電源常用的開路保護(hù)方法是檢測(cè)輸出電壓，一旦輸出端開路，輸出電壓會(huì)迅速上升，當(dāng)電壓值達(dá)到設(shè)定的保護(hù)電壓值后立即使主控制芯片停止輸出，使輸出電壓下降。但是電壓一旦下降到設(shè)定的保護(hù)電壓值以下，電路又重新工作，輸出電壓重新升高，如此反復(fù)，不僅消耗能量，而且容易造成電路損壞。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在解決現(xiàn)有升壓LED驅(qū)動(dòng)電源短路保護(hù)電路和開路保護(hù)電路的技術(shù)缺陷，特別是解決短路保護(hù)電路中需要更換損壞的保險(xiǎn)絲的問題以及開路保護(hù)電路中電路反復(fù)啟動(dòng)的問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的可恢復(fù)型保護(hù)電路及設(shè)計(jì)方法，該保護(hù)電路同時(shí)具有開路和短路保護(hù)功能，通過直接測(cè)量輸出端電壓變化，一旦輸出端出現(xiàn)短路或者開路故障，便直接斷開LED驅(qū)動(dòng)電源與輸入電壓之間的連接，從而達(dá)到保護(hù)的目的，可以用在大多數(shù)升壓LED驅(qū)動(dòng)電源方案中。本發(fā)明所述升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的保護(hù)電路包括以下具體的采樣控制模塊和延時(shí)開關(guān)模塊，如附圖
I所示。所述的采樣控制模塊由電阻R2、電阻R3、電阻R4、P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q2和N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q3組成，電阻R2的一端與升壓LED驅(qū)動(dòng)電源輸出電壓正端相連；電阻R2、電阻R3、 電阻R4串聯(lián)連接，電阻R2的另一端與電阻R3的一端相連，電阻R3的另一端與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的地端相連；場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極與電阻R3 與電阻R4的相連端相連，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極與場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極相連；場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極與電阻R3與電阻R2的相連端相連，場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極和電阻R4與升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的地端相連的一端相連；所述延時(shí)開關(guān)模塊由電阻R1、電容Cl和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql組成電阻Rl的一端與采樣控制模塊中的場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極相連；電容Cl的正極與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極相連，電容Cl的負(fù)極與場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極相連；場(chǎng)效應(yīng)管Ql串聯(lián)接入升壓 LED驅(qū)動(dòng)電源電源的輸入電壓與輸入端之間，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極與升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入電壓相連，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極與升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入端相連。本發(fā)明所述升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的保護(hù)電路的工作原理如下在開啟輸入電壓Vin時(shí)，輸入電壓Vin通過電阻Rl給電容Cl充電，使得電容Cl上的電壓緩慢上升，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極電壓小于源極電壓，場(chǎng)效應(yīng)管Ql導(dǎo)通，輸入電壓 Vin接入LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入端Vcc，LED驅(qū)動(dòng)電源電源開始工作，輸出電壓Vo達(dá)到正常的輸出電壓。電源正常工作時(shí)，LED驅(qū)動(dòng)電源的輸出電壓Vo通過電阻R2、電阻R3、電阻R4串聯(lián)分壓，產(chǎn)生兩組控制電壓分別控制場(chǎng)效應(yīng)管Q2和場(chǎng)效應(yīng)管Q3導(dǎo)通和關(guān)斷。通過合理配置電阻R2、電阻R3、電阻R4的阻值，使得場(chǎng)效應(yīng)管Q2和場(chǎng)效應(yīng)管Q3均導(dǎo)通，使得場(chǎng)效應(yīng)管 Ql的柵極電壓較低，維持場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏源兩極導(dǎo)通。一旦LED驅(qū)動(dòng)電源輸出端Vo出現(xiàn)短路故障，輸出電壓Vo降低，電阻R3上端電壓降低，使場(chǎng)效應(yīng)管Q3關(guān)斷，電源輸入電壓通過電阻Rl給電容Cl充電，Cl正端電壓上升，使場(chǎng)效應(yīng)管Ql關(guān)斷，切斷輸入電壓與電源輸入端之間的連接，電源停止工作；一旦LED驅(qū)動(dòng)電源輸出端Vo出現(xiàn)開路故障，輸出電壓Vo 升高，電阻R3上端電壓上升，使得場(chǎng)效應(yīng)管Q2關(guān)斷，電源輸入電壓Vin通過電阻Rl給電容 Cl充電，Cl正端電壓上升，使場(chǎng)效應(yīng)管Ql關(guān)斷，切斷輸入電壓Vin與LED驅(qū)動(dòng)電源輸入端 Vcc之間的連接，使LED驅(qū)動(dòng)電源停止工作。當(dāng)出現(xiàn)故障，保護(hù)電路使LED驅(qū)動(dòng)電源停止工作，輸出電壓Vo降低為0V，此時(shí)電阻R5上電壓為0V，場(chǎng)效應(yīng)管保持關(guān)斷，輸入電壓Vin通過電阻Rl給電容Cl充電，維持Cl上的電壓，使場(chǎng)效應(yīng)管Ql關(guān)斷，保證了 LED驅(qū)動(dòng)電源保持停止工作狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)重啟動(dòng)。當(dāng)關(guān)閉輸入電壓Vin，并解除故障后，電容Cl通過電阻Rl放電，電壓降為0V。重新打開輸入電壓Vin后，LED驅(qū)動(dòng)電源恢復(fù)正常工作。附圖I的電路原理圖中各元件參數(shù)的選定方法下文公式中各參數(shù)表示Vin為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電源的輸入電壓值，V0為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電源電路工作正常時(shí)的輸出電壓值，Vmax為設(shè)定的輸出電壓的最大值。Vthpl為場(chǎng)效應(yīng)管Ql導(dǎo)通時(shí)柵源極電壓的的開啟電壓絕對(duì)值，Vthp2為場(chǎng)效應(yīng)管Q2導(dǎo)通時(shí)柵源極電壓的的開啟電壓絕對(duì)值，Vthn為場(chǎng)效應(yīng)管Q3導(dǎo)通時(shí)柵源極的開啟電壓絕對(duì)值。！^表示電阻Rl的阻值，r2表示電阻R2的阻值，r3表示電阻R3的阻值，r4表示電阻R4的阻值，C1表示Cl的值。各元件參數(shù)的選擇應(yīng)滿足如下規(guī)則+規(guī)則I.場(chǎng)效應(yīng)管Ql應(yīng)選擇導(dǎo)通電阻小,飽和漏極電流大于LED驅(qū)動(dòng)電源最大輸入電流的P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管。場(chǎng)效應(yīng)管Q2應(yīng)選擇導(dǎo)通電阻小，擊穿電壓大于最大輸出電壓的P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管。場(chǎng)效應(yīng)管Q3應(yīng)選擇導(dǎo)通電阻小，擊穿電壓大于最大輸出電壓的N 溝道型場(chǎng)效應(yīng)管。+規(guī)則2.在輸出電壓為V。時(shí)，應(yīng)使場(chǎng)效應(yīng)管Ql導(dǎo)通，則場(chǎng)效應(yīng)管Q2和場(chǎng)效應(yīng)管 Q3均需導(dǎo)通。則相應(yīng)的參數(shù)關(guān)系應(yīng)當(dāng)如公式(I)和公式(2)所示。
權(quán)利要求
1.一種升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的可恢復(fù)型保護(hù)電路，它由采樣控制模塊和延時(shí)開關(guān)模塊組成，其特征在于所述的采樣控制模塊由電阻R2、電阻R3、電阻R4、P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q2和N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q3組成，電阻R2的一端與升壓LED驅(qū)動(dòng)電源輸出電壓正端相連；電阻R2、電阻R3、電阻 R4串聯(lián)連接，電阻R2的另一端與電阻R3的一端相連，電阻R3的另一端與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的地端相連；場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極與電阻R3與電阻R4的相連端相連，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極與場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極相連；場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極與電阻R3與電阻R2的相連端相連，場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極和電阻R4與升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的地端相連的一端相連；所述延時(shí)開關(guān)模塊由電阻R1、電容Cl和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql組成電阻Rl的一端與采樣控制模塊中的場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極相連；電容Cl的正極與場(chǎng)效應(yīng)管 Ql的柵極相連，電容Cl的負(fù)極與場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極相連；場(chǎng)效應(yīng)管Ql串聯(lián)接入升壓LED 驅(qū)動(dòng)電源電源的輸入電壓與輸入端之間，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極與升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入電壓相連，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極與升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入端相連。
2.一種如權(quán)利要求I所述電路的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟1)場(chǎng)效應(yīng)管Ql選擇導(dǎo)通電阻小，飽和漏極電流大于LED驅(qū)動(dòng)電源最大輸入電流的P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管；場(chǎng)效應(yīng)管Q2選擇導(dǎo)通電阻小，擊穿電壓大于最大輸出電壓的P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管；場(chǎng)效應(yīng)管Q3應(yīng)選擇導(dǎo)通電阻小，擊穿電壓大于最大輸出電壓的N溝道型場(chǎng)效應(yīng)管；2)電阻R2、R3和R4的阻值選擇應(yīng)滿足
全文摘要
本發(fā)明公開了一種升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的可恢復(fù)型保護(hù)電路及設(shè)計(jì)方法，可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)和開路保護(hù)，保護(hù)電路包括采樣控制模塊和延時(shí)開關(guān)模塊。本發(fā)明直接以升壓LED驅(qū)動(dòng)電源的輸出端的電壓為觸發(fā)信號(hào)，可以準(zhǔn)確地響應(yīng)電路的開路和短路狀況。本發(fā)明的保護(hù)電路通過控制輸入電壓與LED驅(qū)動(dòng)電源輸入端之間的連接，來達(dá)到在LED驅(qū)動(dòng)電源輸出端開路或短路時(shí)快速關(guān)斷輸入電壓與LED驅(qū)動(dòng)電源輸入端之間的連接，并阻止LED驅(qū)動(dòng)電源重新啟動(dòng)的目的，因而該保護(hù)電路無需保險(xiǎn)絲，在排除故障后可重新工作；同時(shí)本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，功耗小，成本低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102612209SQ201210019368
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者劉石神, 張濤, 董碩, 袁士東, 陳蘇廣 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所, 常州光電技術(shù)研究所