一種無需輔助繞組的led驅動電源中的過壓保護電路的制作方法

文檔序號:7360811
一種無需輔助繞組的led驅動電源中的過壓保護電路的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路,采樣保持單元檢測流過驅動電源的電流采樣電阻上的電壓Vcs;時間檢測單元檢測驅動電源的副邊二極管的導通時間,并利用導通時間通過電流源和充電電容產生一電壓Vref;在副邊二極管導通時間結束時,第一比較器比較電壓Vref和電壓Vcs,當電壓Vref小于電壓Vcs時,第一比較器輸出過壓信號至控制邏輯單元;控制邏輯單元根據過壓信號輸出開關信號至開關驅動單元;開關驅動單元根據接收到的開關信號關斷驅動電源的功率管。本發明不需要單獨的變壓器繞組來檢測輸出電壓,也不需要檢測腳位,能夠使得制成的LED驅動電源的體積更小、成本更低。
【專利說明】—種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及LED過壓保護【技術領域】,更具體的說,是涉及一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術的不斷發展,LED燈的應用范圍也越來越廣。LED燈的工作原理為,通過LED驅動電源提供恒定的輸出電流使LED燈點亮。因此,在輸出LED開路或者其它情況使輸出電壓變高的情況下,LED驅動電源必須采取相應的措施,讓輸出電壓不超過輸出電容的耐壓,否則輸出電容就容易被燒壞。在傳統的LED驅動電源中,一般采用一個單獨的變壓器繞組來檢測輸出電壓,然后通過電阻分壓,輸入到芯片單獨的腳位來直接檢測輸出電壓,從而判定驅動電源是否發生過壓。
[0003]如圖1所示,為現有技術中LED驅動電源中過壓保護部分的電路原理圖。圖1所給出的是一種降壓型Buck電路的典型應用圖。通常包括:整流橋101,輸入濾波電容102,輸出電容103,電壓器原邊繞組104,變壓器輔助繞組110,整流二極管105,供電電容109,LED負載113,開關功率管107,電流采樣電阻108,分壓電阻111,分壓電阻112,控制芯片120。當開關功率管107導通時,變壓器原邊104電流上升,電流流經采樣電阻108產生電壓信號,當該電壓信號達到芯片110內的電流基準電壓時,開關功率管107關斷,原邊繞組104里面的電流通過整流管105續流,當芯片120檢測到整流管105中的電流為零時,開關功率管107打開。當開關功率管107關斷時,在原邊繞組104上的電壓差為LED的輸出電壓,此時輔助繞組110上感應的電壓也是輸出電壓的正比關系,比例系數為繞組的匝比。如果此時LED開路,輸出電壓變高,如果FB電壓高于芯片的內部基準,芯片120判定系統進入過壓狀態,實現保護功能。
[0004]由此可以看出,傳統的LED過壓保護方案中增加了 LED的整個驅動電源的體積和成本,為了檢測過壓點,需要增加一個變壓器繞組,兩個分壓電阻,而且芯片也要多一個檢測腳位,不適合目前市場LED小體積、低成本的發展趨勢。

【發明內容】

[0005]有鑒于此,本發明提供了一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路,不需要單獨的變壓器繞組來檢測輸出電壓,也不需要檢測腳位,能夠使得制成的LED驅動電源的體積更小、成本更低。
[0006]為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路,應用于LED驅動電源,包括:采樣保持單元、電流源、充電電容、第一比較器、控制邏輯單元、開關驅動單元和時間檢測單元;其中:
[0007]所述采樣保持單元檢測流過所述LED驅動電源的電流采樣電阻上的電壓Vcs ;
[0008]所述時間檢測單元檢測所述LED驅動電源的副邊二極管的導通時間,并利用所述導通時間通過所述電流源和充電電容產生一電壓Vref ;[0009]在所述副邊二極管導通時間結束時,所述第一比較器比較所述電壓Vref和所述電壓Vcs,當所述電壓Vref小于所述電壓Vcs時,所述第一比較器輸出過壓信號至所述控制邏輯單元;
[0010]所述控制邏輯單元根據接收到的所述過壓信號輸出開關信號至所述開關驅動單元;
[0011]所述開關驅動單元根據接收到的所述開關信號關斷所述LED驅動電源的功率管。
[0012]優選地,所述采樣保持單元的輸入端與所述LED驅動電源的電流采樣電阻連接,輸出端與所述第一比較器的正極輸入端連接;
[0013]所述第一比較器的負極輸入端與所述充電電容和所述電流源連接,所述第一比較器的輸出端與所述控制邏輯單元的輸入端連接;
[0014]所述控制邏輯單元的輸出端與所述開關驅動單元的輸入端連接;
[0015]所述開關驅動單元的輸出端與所述LED驅動電源的第一功率開關管的柵極連接;
[0016]所述時間檢測單元的輸入端與所述LED驅動電源的第一功率開關管的漏極連接,所述時間檢測單元的輸出端與所述充電電容和所述電流源連接。
[0017]優選地,所述LED驅動電源還包括第二功率開關管,所述時間檢測單元包括:第一電容、電流檢測電路、電流轉電壓電路以及第二比較器;
[0018]所述第一電容的第一端與所述LED驅動電源的第二功率開關管的柵極相連,在所述第二功率開關管的柵極電壓下降時,所述第一電容放電,產生第一電流;
[0019]所述電流檢測電路的輸入端與所述第一電容的第二端相連,檢測所述第一電流;
[0020]所述電流轉電壓電路的輸入端與所述電流檢測電路的輸出端相連,將所述第一電流轉化為所述第一電壓V0;
[0021 ] 所述第二比較器的同相輸入端接所述預設電壓Vl,所述第二比較器的反相輸入端與所述電流轉電壓電路的輸出端相連,用于比較所述第一電壓VO與所述電壓Vl的大小,產生所述副邊二極管電流過零點信號。
[0022]優選地,所述電流檢測電路包括:第一 MOS管、第三MOS管以及第二電容;
[0023]所述第一 MOS管的源極接外接電壓,所述第一 MOS管的柵極作為所述電流檢測電路的輸出端,所述第一 MOS管的漏極分別與所述第二電容的第一端以及所述第一 MOS管的柵極相連,所述第二電容的第二端與所述第二 MOS管的源極相連,所述第二 MOS管的漏極作為所述電流檢測電路的輸入端,所述第二 MOS管的柵極接偏置電壓。
[0024]優選地,所述電流轉電壓電路包括:第二 MOS管、第三電容以及第一電阻;
[0025]所述第二 MOS管的源極接外接電壓,所述第二 MOS管的柵極作為所述電流轉電壓電路的輸入端,所述第二 MOS管的漏極分別與所述第三電容的第一端以及所述第一電阻的第一端相連,且作為所述電流轉電壓電路的輸出端,所述第三電容的第二端以及所述第一電阻的第二端均接地。
[0026]優選地,所述預設電壓Vl為基準電壓源產生的一基準電壓。
[0027]本發明所提供的一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路,通過采樣保持單元檢測流過LED驅動電源的電流采樣電阻上的電壓,并通過時間檢測單元檢測LED驅動電源的副邊二極管的導通時間,并利用導通時間通過電流源和充電電容產生一電壓,通過第一比較器比較兩個電壓,當電流采樣電阻上的電壓大于副邊二極管導通時所產生的電壓時,第一比較器輸出過壓信號至控制邏輯單元,控制邏輯單元根據接收到的過壓信號輸出開關信號至開關驅動單元,開關驅動單元根據接收到的開關信號關斷LED驅動電源的第一功率開關管,從而實現過壓保護。由此可以看出,本發明與現有技術相比不需要單獨的變壓器繞組來檢測輸出電壓,也不需要檢測腳位,能夠使得制成的LED驅動電源的體積更小、成本更低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為現有技術中LED驅動電源電路原理圖;
[0030]圖2為本發明公開的一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路的示意圖;
[0031]圖3為本發明公開的另一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路的示意圖;
[0032]圖4為本發明公開的時間檢測單元的結構示意圖;
[0033]圖5為本發明公開的時間檢測單元中的電流檢測電路的結構示意圖;
[0034]圖6為本發明公開的時間檢測單元中的電流轉電壓電路的結構示意圖;
[0035]圖7為本發明公開的一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路中過壓保護點的電壓波形示意圖。
【具體實施方式】
[0036]下面將結合本發明實施例中的附圖,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的范圍。
[0037]本發明實施例公開了一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路,不需要單獨的變壓器繞組來檢測輸出電壓,也不需要檢測腳位,就能夠使得制成的LED驅動電源的體積更小、成本更低。
[0038]為了解決現有技術中成本高,應用受限的問題,本發明提供了一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路。本發明提供的電路省掉了現有技術中的輔助繞組110,分壓電阻111和分壓電阻112,并且省掉了芯片120的FB引腳。并且可以在峰值電流變化的應用中,檢測輸出電壓是否過壓,從而達到低成本,可靠性強的目標。
[0039]如圖2所示,為本發明公開的一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路。其中,LED驅動電源包括:整流橋201、濾波電感202、穩壓電容203、變壓器204、變壓器副邊二極管205、輸出電容206、輸出電感207、第一功率開關管208、電流采樣電阻209。過壓保護電路包括:采樣保持單元210、電流源211、充電電容212、第一比較器213、控制邏輯單元214、開關驅動單元215和時間檢測單元216。其中:[0040]整流橋201的輸出端與濾波電感202的輸入端連接,濾波電感202的輸出端與穩壓電容203的輸入端和變壓器204的原邊繞組連接,穩壓電容203的輸出端接地,變壓器副邊二極管205與變壓器204的副邊連接,輸出電容206和輸出電感207分別并聯在變壓器204的副邊繞組上。第一功率管208的漏極與變壓器204的原邊連接,源極與電流采樣電阻209的輸入端連接,電流采樣電阻209的輸出端接地。
[0041]采樣保持單元210的輸入端與電流采樣電阻209的輸入端連接,輸出端與比較器213的正極輸入端連接;比較器213的負極輸入端與充電電容212和電流源211連接,比較器213的輸出端與控制邏輯單元214的輸入端連接;
[0042]控制邏輯單元214的輸出端與所述開關驅動單元215的輸入端連接;開關驅動單元215的輸出端與第一功率開關管208的柵極連接;時間檢測單元216的輸入端與第一功率開關管208的漏極連接,時間檢測單元216的輸出端與充電電容212和電流源211連接。
[0043]上述過壓保護電路的工作過程及原理為:采樣保持單元210檢測流過電流采樣電阻209上的電壓Vcs JfVcs的峰值采樣出來保存為Vcspeak。時間檢測單元216檢測變壓器副邊二極管205的導通時間Tons,利用檢測到的時間Tons通過電流源211和充電電容212產生一個電壓Vref,在檢測到變壓器副邊二極管205導通時間Tons結束的時,將產生的電壓Vref與采樣保持單元210檢測到的電壓Vcspeak在比較器213中進行比較,如果Vref〈Vcspeak,則比較器213輸出過壓信號OVP到控制邏輯單元214,控制邏輯單元214輸出開關信號到開關驅動單元215,驅動單元215根據接收到的開關信號關斷第一功率開關管208,從而實現對LED的過壓保護。
[0044]如圖3所示,為本發明公開的一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路。其中,LED驅動電源包括:整流橋301、濾波電感302、穩壓電容303、供電電阻304、供電電容305、變壓器306、變壓器副邊二極管307、輸出電容308、輸出電感309、第一功率開關管310、二極管311、第二功率開關管312、電流采樣電阻313。過壓保護電路包括:采樣保持單元314、電流源315、充電電容316、第一比較器317、控制邏輯單元318、開關驅動單元319和時間檢測單元320。其中:
[0045]整流橋301的輸出端與濾波電感302的輸入端連接,濾波電感302的輸出端分別與穩壓電容303的輸入端、供電電阻304的輸入端和變壓器306的原邊繞組連接,穩壓電容303的輸出端接地,供電電阻304的輸出端分別與供電電容305的輸入端和電源VCC連接,供電電容305的輸出端接地。變壓器副邊二極管307與變壓器306的副邊連接,輸出電容308和輸出電感309分別并聯在變壓器306的副邊繞組上。第二功率開關管312的柵極與電源連接,漏極與變壓器306的原邊繞組連接,源極與二極管311的陽極和第一功率管310的漏極連接。二極管311的陰極與電源VCC連接,第一功率管310的源極與電流采樣電阻313的輸入端連接,電流采樣電阻313的輸出端接地。
[0046]采樣保持單元314的輸入端與電流采樣電阻313的輸入端連接,輸出端與第一比較器317的正極輸入端連接;第一比較器317的負極輸入端與充電電容316和電流源315連接,第一比較器317的輸出端與控制邏輯單元318的輸入端連接;
[0047]控制邏輯單元318的輸出端與所述開關驅動單元319的輸入端連接;開關驅動單元319的輸出端與第一功率開關管310的柵極連接;時間檢測單元320的輸入端與二極管311的陽極和第二功率開關管310的源極連接,時間檢測單元320的輸出端與充電電容316和電流源315連接。
[0048]上述過壓保護電路的工作過程及原理為:采樣保持單元314檢測流過電流采樣電阻313上的電壓Vcs JfVcs的峰值采樣出來保存為Vcspeak。時間檢測單元320檢測變壓器副邊二極管307的導通時間Tons,利用檢測到的時間Tons通過電流源215和充電電容216產生一個電壓Vref,在檢測到變壓器副邊二極管307導通時間Tons結束的時,將產生的電壓Vref與采樣保持單元314檢測到的電壓Vcspeak在第一比較器317中進行比較,如果Vref〈Vcspeak,則第一比較器317輸出過壓信號OVP到控制邏輯單元318,控制邏輯單元318輸出開關信號到開關驅動單元319,驅動單元319根據接收到的開關信號關斷第二功率開關管310,從而實現對LED的過壓保護。
[0049]上述電壓Vref可以用下列公式表述:
【權利要求】
1.一種無需輔助繞組的LED驅動電源中的過壓保護電路,應用于LED驅動電源,其特征在于,包括:采樣保持單元、電流源、充電電容、第一比較器、控制邏輯單元、開關驅動單元和時間檢測單元;其中: 所述采樣保持單元檢測流過所述LED驅動電源的電流采樣電阻上的電壓Vcs ; 所述時間檢測單元檢測所述LED驅動電源的副邊二極管的導通時間,并利用所述導通時間通過所述電流源和充電電容產生一電壓Vref ; 在所述副邊二極管導通時間結束時,所述第一比較器比較所述電壓Vref和所述電壓Vcs,當所述電壓Vref小于所述電壓Vcs時,所述第一比較器輸出過壓信號至所述控制邏輯單元; 所述控制邏輯單元根據接收到的所述過壓信號輸出開關信號至所述開關驅動單元; 所述開關驅動單元根據接收到的所述開關信號關斷所述LED驅動電源的功率管。
2.根據權利要求1所述的過壓保護電路,其特征在于,所述采樣保持單元的輸入端與所述LED驅動電源的電流采樣電阻連接,輸出端與所述第一比較器的正極輸入端連接; 所述第一比較器的負極輸入端與所述充電電容和所述電流源連接,所述第一比較器的輸出端與所述控制邏輯單元的輸入端連接; 所述控制邏輯單元的輸出端與所述開關驅動單元的輸入端連接; 所述開關驅動單元的輸出端與所述LED驅動電源的第一功率開關管的柵極連接;所述時間檢測單元的輸入端與所述LED驅動電源的第一功率開關管的漏極連接,所述時間檢測單元的輸出端與所述充電電容和所述電流源連接。
3.根據權利要求1或2所述的過壓保護電路,其特征在于,所述LED驅動電源還包括第二功率開關管,所述時間檢測單元包括:第一電容、電流檢測電路、電流轉電壓電路以及第二比較器; 所述第一電容的第一端與所述LED驅動電源的第二功率開關管的柵極相連,在所述第二功率開關管的柵極電壓下降時,所述第一電容放電,產生第一電流; 所述電流檢測電路的輸入端與所述第一電容的第二端相連,檢測所述第一電流; 所述電流轉電壓電路的輸入端與所述電流檢測電路的輸出端相連,將所述第一電流轉化為所述第一電壓VO; 所述第二比較器的同相輸入端接所述預設電壓VI,所述第二比較器的反相輸入端與所述電流轉電壓電路的輸出端相連,用于比較所述第一電壓VO與所述電壓Vl的大小,產生所述副邊二極管電流過零點信號。
4.根據權利要求3所述的過壓保護電路,其特征在于,所述電流檢測電路包括:第一MOS管、第三MOS管以及第二電容; 所述第一 MOS管的源極接外接電壓,所述第一 MOS管的柵極作為所述電流檢測電路的輸出端,所述第一 MOS管的漏極分別與所述第二電容的第一端以及所述第一 MOS管的柵極相連,所述第二電容的第二端與所述第二MOS管的源極相連,所述第二MOS管的漏極作為所述電流檢測電路的輸入端,所述第二 MOS管的柵極接偏置電壓。
5.根據權利要求3所述的過壓保護電路,其特征在于,所述電流轉電壓電路包括:第二MOS管、第三電容以及第一電阻; 所述第二 MOS管的源極接外接電壓,所述第二 MOS管的柵極作為所述電流轉電壓電路的輸入端,所述第二 MOS管的漏極分別與所述第三電容的第一端以及所述第一電阻的第一端相連,且作為所述電流轉電壓電路的輸出端,所述第三電容的第二端以及所述第一電阻的第二端均接地。
6.根據權利要求3所述的過壓保護電路,其特征在于,所述預設電壓Vl為基準電壓源產生的一基準電壓。`
【文檔編號】H02H7/20GK103887770SQ201310687435
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】張錚棟, 張煒, 周松明, 劉準, 朱亞江 申請人:上海新進半導體制造有限公司
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