專利名稱：升壓led驅(qū)動電源的可恢復型保護電路及設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保護電路。具體涉及一種升壓LED驅(qū)動電源的保護電路及設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
隨著LED照明的應用越來越廣泛，用戶對LED照明燈具的壽命要求越來越高，對 LED驅(qū)動電源電源也提出了較高的可靠性要求。而這就要求LED驅(qū)動電源在各種異常情況下，能夠保護自身及負載設(shè)備的安全。其中，升壓電路作為一種簡單實用的LED驅(qū)動電源電路得到了廣泛的應用，短路保護和開路保護也是其不可或缺的保護功能。當升壓LED驅(qū)動電源的輸出端短路時，輸入電壓直接接至輸出端，輸出電流急劇升高；當升壓LED驅(qū)動電源的輸出端開路時，輸出電壓會急劇升高。這兩種情況都有可能損壞該LED驅(qū)動電源電路。升壓LED驅(qū)動電源常用的短路保護方法是在輸入端接入保險絲，一旦輸出端短路，輸出電流迅速上升，輸入端電流也會急劇增加，當超過保險絲的最大電流時使保險絲熔斷，從而斷開電源供電，需解除短路故障并更換保險絲后才能重新正常工作。此種方法雖然簡單易行，但是保險絲更換麻煩，對于不宜拆卸的LED驅(qū)動電源并不適用。升壓LED驅(qū)動電源常用的開路保護方法是檢測輸出電壓，一旦輸出端開路，輸出電壓會迅速上升，當電壓值達到設(shè)定的保護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)定的保護電壓值以下，電路又重新工作，輸出電壓重新升高，如此反復，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)動電源短路保護電路和開路保護電路的技術(shù)缺陷，特別是解決短路保護電路中需要更換損壞的保險絲的問題以及開路保護電路中電路反復啟動的問題。為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種升壓LED驅(qū)動電源的可恢復型保護電路及設(shè)計方法，該保護電路同時具有開路和短路保護功能，通過直接測量輸出端電壓變化，一旦輸出端出現(xiàn)短路或者開路故障，便直接斷開LED驅(qū)動電源與輸入電壓之間的連接，從而達到保護的目的，可以用在大多數(shù)升壓LED驅(qū)動電源方案中。本發(fā)明所述升壓LED驅(qū)動電源的保護電路包括以下具體的采樣控制模塊和延時開關(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溝道場效應管Q2和N溝道場效應管Q3組成，電阻R2的一端與升壓LED驅(qū)動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)動電源的地端相連；場效應管Q2的柵極與電阻R3 與電阻R4的相連端相連，場效應管Q2的漏極與場效應管Q3的漏極相連；場效應管Q3的柵極與電阻R3與電阻R2的相連端相連，場效應管Q3的源極和電阻R4與升壓LED驅(qū)動電源的地端相連的一端相連；所述延時開關(guān)模塊由電阻R1、電容Cl和P溝道場效應管Ql組成電阻Rl的一端與采樣控制模塊中的場效應管Q2的源極和場效應管Ql的柵極相連；電容Cl的正極與場效應管Ql的柵極相連，電容Cl的負極與場效應管Q3的源極相連；場效應管Ql串聯(lián)接入升壓 LED驅(qū)動電源電源的輸入電壓與輸入端之間，場效應管Ql的源極與升壓LED驅(qū)動電源的輸入電壓相連，場效應管Ql的漏極與升壓LED驅(qū)動電源的輸入端相連。本發(fā)明所述升壓LED驅(qū)動電源的保護電路的工作原理如下在開啟輸入電壓Vin時，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，此時場效應管Ql的柵極電壓小于源極電壓，場效應管Ql導通，輸入電壓 Vin接入LED驅(qū)動電源的輸入端Vcc，LED驅(qū)動電源電源開始工作，輸出電壓Vo達到正常的輸出電壓。電源正常工作時，LED驅(qū)動電源的輸出電壓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效應管Q2和場效應管Q3導通和關(guān)斷。通過合理配置電阻R2、電阻R3、電阻R4的阻值，使得場效應管Q2和場效應管Q3均導通，使得場效應管 Ql的柵極電壓較低，維持場效應管Ql的漏源兩極導通。一旦LED驅(qū)動電源輸出端Vo出現(xiàn)短路故障，輸出電壓Vo降低，電阻R3上端電壓降低，使場效應管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，使場效應管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，使得場效應管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，使場效應管Ql關(guān)斷，切斷輸入電壓Vin與LED驅(qū)動電源輸入端 Vcc之間的連接，使LED驅(qū)動電源停止工作。當出現(xiàn)故障，保護電路使LED驅(qū)動電源停止工作，輸出電壓Vo降低為0V，此時電阻R5上電壓為0V，場效應管保持關(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，使場效應管Ql關(guān)斷，保證了 LED驅(qū)動電源保持停止工作狀態(tài)，不會出現(xiàn)重啟動。當關(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)動電源恢復正常工作。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LED驅(qū)動電源的輸入電壓值，V0為LED驅(qū)動電源電路工作正常時的輸出電壓值，Vmax為設(shè)定的輸出電壓的最大值。Vthpl為場效應管Ql導通時柵源極電壓的的開啟電壓絕對值，Vthp2為場效應管Q2導通時柵源極電壓的的開啟電壓絕對值，Vthn為場效應管Q3導通時柵源極的開啟電壓絕對值。！^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)的選擇應滿足如下規(guī)則+規(guī)則I.場效應管Ql應選擇導通電阻小,飽和漏極電流大于LED驅(qū)動電源最大輸入電流的P溝道型場效應管。場效應管Q2應選擇導通電阻小，擊穿電壓大于最大輸出電壓的P溝道型場效應管。場效應管Q3應選擇導通電阻小，擊穿電壓大于最大輸出電壓的N 溝道型場效應管。+規(guī)則2.在輸出電壓為V。時，應使場效應管Ql導通，則場效應管Q2和場效應管 Q3均需導通。則相應的參數(shù)關(guān)系應當如公式(I)和公式(2)所示。
權(quán)利要求
1.一種升壓LED驅(qū)動電源的可恢復型保護電路，它由采樣控制模塊和延時開關(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溝道場效應管Q2和N溝道場效應管Q3組成，電阻R2的一端與升壓LED驅(qū)動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)動電源的地端相連；場效應管Q2的柵極與電阻R3與電阻R4的相連端相連，場效應管Q2的漏極與場效應管Q3的漏極相連；場效應管Q3的柵極與電阻R3與電阻R2的相連端相連，場效應管Q3的源極和電阻R4與升壓LED驅(qū)動電源的地端相連的一端相連；所述延時開關(guān)模塊由電阻R1、電容Cl和P溝道場效應管Ql組成電阻Rl的一端與采樣控制模塊中的場效應管Q2的源極和場效應管Ql的柵極相連；電容Cl的正極與場效應管 Ql的柵極相連，電容Cl的負極與場效應管Q3的源極相連；場效應管Ql串聯(lián)接入升壓LED 驅(qū)動電源電源的輸入電壓與輸入端之間，場效應管Ql的源極與升壓LED驅(qū)動電源的輸入電壓相連，場效應管Ql的漏極與升壓LED驅(qū)動電源的輸入端相連。
2.一種如權(quán)利要求I所述電路的設(shè)計方法，其特征在于包括以下步驟1)場效應管Ql選擇導通電阻小，飽和漏極電流大于LED驅(qū)動電源最大輸入電流的P溝道型場效應管；場效應管Q2選擇導通電阻小，擊穿電壓大于最大輸出電壓的P溝道型場效應管；場效應管Q3應選擇導通電阻小，擊穿電壓大于最大輸出電壓的N溝道型場效應管；2)電阻R2、R3和R4的阻值選擇應滿足
全文摘要
本發(fā)明公開了一種升壓LED驅(qū)動電源的可恢復型保護電路及設(shè)計方法，可實現(xiàn)短路保護和開路保護，保護電路包括采樣控制模塊和延時開關(guān)模塊。本發(fā)明直接以升壓LED驅(qū)動電源的輸出端的電壓為觸發(fā)信號，可以準確地響應電路的開路和短路狀況。本發(fā)明的保護電路通過控制輸入電壓與LED驅(qū)動電源輸入端之間的連接，來達到在LED驅(qū)動電源輸出端開路或短路時快速關(guān)斷輸入電壓與LED驅(qū)動電源輸入端之間的連接，并阻止LED驅(qū)動電源重新啟動的目的，因而該保護電路無需保險絲，在排除故障后可重新工作；同時本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，功耗小，成本低等特點。
文檔編號H05B37/02GK102612209SQ201210019368
公開日2012年7月25日 申請日期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 申請人:中國科學院上海技術(shù)物理研究所, 常州光電技術(shù)研究所