CN101959352A - 一种具有led短路保护的led驱动电路 - Google Patents

Abstract

一种具有LED短路保护的LED驱动电路，包括输入电压Vin、输出电压Vout、LED、隔离电路模块、MOS管驱动电路模块、P-MOS管Q1、PWM控制芯片和反馈电路模块，输入电压Vin依次与隔离电路模块、MOS管驱动电路模块、P-MOS管Q1和输出电压Vout连接，所述反馈电路模块与PWM控制芯片连接在输出电压Vout和输入电压Vin之间。所述LED驱动电路还包括LED短路保护电路模块，其包括起开关作用的串联在LED和地GND之间的N-MOS管Q4。所述LED驱动电路不仅能提供LED负载自身的短路保护，而且还能提供针对LED正极和负极对电源的短路进行保护。

Description

一种具有LED短路保护的LED驱动电路

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体来说涉及一种LED驱动电路，特别是一种具有LED短路保护功能的LED驱动电路。

背景技术

LED具有响应速度快、低功耗、节能、寿命长等显著优点。由于LED的快速响应速度，特别适用于汽车制动灯及转向灯的应用，可减少汽车追尾等交通事故的发生概率。随着半导体材料和封装工艺的提高，LED光源的光通量和出光效率逐渐提高，LED光源已被广泛应用于交通灯、汽车照明、广告牌等特殊照明领域。LED驱动技术也随着LED应用技术的发展而逐步得到发展。

LED是一种随着通过LED电流值的变化而变化光通亮的发光源，因此如果需要LED发光恒定，则必须控制流过LED的电流值恒定。通常所采用的LED驱动恒流方法有线性调节式和开关调节式两种方法。线性调节式的核心技术是利用工作于线性区域的开关管作为一个动态可调电阻来控制负载，以保证在输入电压变化的情况下，开关管负荷不同的功耗，从而使流过LED负载的电流基本维持不变。但这种驱动技术不但受输入电压范围的限制，而且损耗很大，效率很低，导致电路板的发热问题严重。而开关调节式是能量变换中效率较高的，理想状态下可以达到90％以上。这种驱动技术的核心是将快速通断的开关管置于输入与输出之间，通过调节通断比例(即占空比)来控制输出直流电压的平均值，该平均电压由可调宽度的方波脉冲构成，方波脉冲的平均值就是直流输出电压。用LC滤波器将方波脉冲平滑成无纹波直流输出，其值等于方波脉冲的平均值。整个开关电路采用负反馈，通过检测输出电压并结合负反馈控制占空比，稳定输出电压不受输入电压及负载变化的影响。目前，降压式(BUCK)、升压式(BOOST)、升降压式(BUCK-BOOST)的开关调节式电路被广泛应用于民用照明和汽车照明。

LED驱动模块运用于汽车车灯领域，在生产线或安装接线过程中容易发生短路、LED负载线与电源线接错等情况，导致整个LED驱动模块的失效及损坏。而各主机厂标准中对电气控制单元也有短路保护试验的要求。目前汽车LED市场上，针对LED的保护仅限于LED负载自身的短路保护，即当LED正极短接LED负极时的短路保护。但针对LED正极，LED负极对电源的短路保护却没有涉及，所以针对LED驱动模块设计一种切实可靠的短路保护电路显得非常必要。

在已经公开的专利申请号为：201010151363.7，专利名称为：一种LED恒流源输出短路保护电路的专利申请文献中，公开了一种LED恒流源输出短路保护电路，其包括LED恒流源、微控制单元、PWM控制器，电流信号通过微控制单元依次传输到PWM控制器、LED恒流源，其包括一具有自动恢复功能的开关电路，所述的具有自动恢复功能的开关电路一端与所述的PWM控制器与相连，另一端与LED恒流源连接，用以实现短路保护，电路正常工作时，MOS管Q4，与MOS管Q3导通，当短路发生时，MOS管Q4截止，MOS管Q3也截止，LED灯的电流截止，当短路排除时，保护电路自动启动恢复电路，使电路回到工作状态，本发明提供的保护电路不仅保护了恒流源，而且还有自动恢复功能。其也为涉及对LED正极，LED负极对电源的短路保护。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有LED短路保护的LED驱动电路，该LED驱动电路不仅能提供LED负载自身的短路保护，而且还能提供针对LED正极和负极对电源的短路进行保护。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有LED短路保护的LED驱动电路，该LED驱动电路包括输入电压Vin、输出电压Vout、LED、隔离电路模块、MOS管驱动电路模块、P-MOS管Q1、PWM控制芯片和反馈电路模块，输入电压Vin依次与隔离电路模块、MOS管驱动电路模块、P-MOS管Q1和输出电压Vout连接，所述反馈电路模块与PWM控制芯片连接在输出电压Vout和输入电压Vin之间，形成反馈回路，所述LED驱动电路还包括与LED相连的LED短路保护电路模块，所述LED短路保护电路模块包括起开关作用的N-MOS管Q4，所述N-MOS管Q4串联在LED和地GND之间，所述LED的另一端与输出电压Vout连接。

根据本发明所述的LED驱动电路，较好的是所述LED短路保护电路模块还包括分压电阻R1、R2、R3、R4、R6和R7，三极管Q2和Q3；

所述输出电压Vout经过串联的分压电阻R1和R2后接地GND，R1和R2中间的分压点V1连接至N-MOS管Q4的门极G；

所述LED的正极端通过串联的分压电阻R3和R4后接地GND，R3和R4中间的分压点V2连接至三极管Q2的基极b，三极管Q2的发射极e接地GND，三极管Q2的集电极c连接到N-MOS管Q4的门极G；

所述LED的负极端通过串联的分压电阻R6和R7后接地GND，R6和R7中间的分压点V3连接至三极管Q3的基极b，三极管Q3的发射极e接地GND，三极管Q3的集电极c连接到N-MOS管Q4的门极G。

根据本发明所述的LED驱动电路，较好的是所述LED短路保护电路模块还包括限流电阻R5和R8；

所述限流电阻R5连接在所述分压电阻R3、R4中间的分压点V2和三极管Q2的基极b之间；

所述限流电阻R8连接在所述分压电阻R6、R7中间的分压点V3和三极管Q3的基极b之间。

根据本发明所述的LED驱动电路，较好的是所述LED驱动电路还包括采样电阻Rsns，所述采样电阻Rsns连接在输出电压Vout和LED之间。

根据本发明所述的LED驱动电路，较好的是所述LED短路保护电路模块中，当LED正极和LED负极对输入电源短路时，电路可通过N-MOS管Q4自行切断LED的电流回路；当LED正极和LED负极对输入电源短路撤消时，电路可自行恢复LED的正常工作。

根据本发明所述的LED驱动电路，较好的是所述LED短路保护电路模块的具体工作过程为：

当所述LED驱动电路正常工作时，输出电压Vout维持在一恒定电压值，Vout通过R1和R2电阻分压后，输出一固定电压V1＞4V至N-MOS管Q4的门极G，Q4常导通，LED回路正常工作；

当LED正极对输入电源短路时，LED正极上的电压通过R3和R4电阻分压后，使得NPN三极管Q2导通接地，同时将N-MOS管Q4的门极G电压V1拉低至0V，此时Q4截止，切断LED的电流回路；

当LED负极对输入电源短路时，LED负极上的电压通过R6、R7电阻分压后，使NPN三极管Q3导通接地，同时将N-MOS管Q4的门极G电压V1拉低至0V，此时Q4截止，切断LED的电流回路。

本发明所述的具有LED短路保护的LED驱动电路不仅能提供LED负载自身的短路保护，而且还能提供针对LED正极和负极对电源的短路进行保护。当撤消短路时，电路可自行恢复LED的正常工作回路。其结构简单，成本低廉，容易实现。

附图说明

图1为本发明所述具有LED短路保护功能的LED驱动电路的电路结构示意图。

图中元器件说明：

输入电压Vin    输出电压Vout     P-MOS管Q1    N-MOS管Q4

隔离电路模块1    MOS管驱动电路模块2    反馈电路模块3

PWM控制芯片4    LED短路保护电路模块5    肖特基二极管D1

电感L1    输出滤波电容C1    分压电阻R1、R2、R3、R4、R6和R7

限流电阻R5和R8    采样电阻Rsns    三极管Q2和Q3

LED发光二极管LED1、LED2

具体实施方式

以下，用实施例结合附图对本发明作更详细的描述。本实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

实施例

如图1所示，为本发明所述LED驱动电路的电路结构示意图。所述LED驱动电路包括输入电压Vin、输出电压Vout、LED发光二极管LED1和LED2、隔离电路模块1、MOS管驱动电路模块2、P-MOS管Q1、反馈电路模块3和PWM控制芯片4，输入电压Vin依次与隔离电路模块1、MOS管驱动电路模块2、P-MOS管Q1和输出电压Vout连接，所述反馈电路模块3与PWM控制芯片4连接在输出电压Vout和输入电压Vin之间，形成反馈回路。所述LED驱动电路还包括与LED相连的LED短路保护电路模块5，所述LED短路保护电路模块5包括起开关作用的N-MOS管Q4，所述N-MOS管Q4串联在LED和地GND之间，所述LED的另一端与输出电压Vout连接。

其中，所述隔离电路模块1、MOS管驱动电路模块2、反馈电路模块3和PWM控制芯片4，都为常规设计，属于现有技术，在此不详细介绍。

优选的是，如图1所示，所述LED短路保护电路模块5还包括分压电阻R1、R2、R3、R4、R6和R7，三极管Q2和Q3；

所述输出电压Vout经过串联的分压电阻R1和R2后接地GND，R1和R2中间的分压点V1连接至N-MOS管Q4的门极G；

所述LED的正极端通过串联的分压电阻R3和R4后接地GND，R3和R4中间的分压点V2连接至三极管Q2的基极b，三极管Q2的发射极e接地GND，三极管Q2的集电极c连接到N-MOS管Q4的门极G；

所述LED的负极端通过串联的分压电阻R6和R7后接地GND，R6和R7中间的分压点V3连接至三极管Q3的基极b，三极管Q3的发射极e接地GND，三极管Q3的集电极c连接到N-MOS管Q4的门极G。

优选的是，如图1所示，所述LED短路保护电路模块5还包括限流电阻R5和R8；

所述限流电阻R5连接在所述分压电阻R3、R4中间的分压点V2和三极管Q2的基极b之间；

所述限流电阻R8连接在所述分压电阻R6、R7中间的分压点V3和三极管Q3的基极b之间。

优选的是，如图1所示，所述LED驱动电路还包括采样电阻Rsns，所述采样电阻Rsns连接在输出电压Vout和LED之间。

在所述LED短路保护电路模块中，当LED正极和LED负极对输入电源短路时，电路可通过N-MOS管Q4自行切断LED的电流回路；当LED正极和LED负极对输入电源短路撤消时，电路可自行恢复LED的正常工作。

优选的是，所述LED短路保护电路模块的具体工作过程为：

当所述LED驱动电路正常工作时，输出电压Vout维持在一恒定电压值，Vout通过R1和R2电阻分压后，输出一固定电压V1＞4V至N-MOS管Q4的门极G，Q4常导通，LED回路正常工作；

当LED正极对输入电源正12V短路时，LED正极上的电压正12V通过R3和R4电阻分压后，使得NPN三极管Q2导通接地，同时将N-MOS管Q4的门极G电压V1拉低至0V，此时Q4截止，切断LED的电流回路；

当LED负极对输入电源正12V短路时，LED负极上的电压正12V通过R6、R7电阻分压后，使NPN三极管Q3导通接地，同时将N-MOS管Q4的门极G电压V1拉低至0V，此时Q4截止，切断LED的电流回路。

本发明所述的具有LED短路保护的LED驱动电路不仅能提供LED负载自身的短路保护，而且还能提供针对LED正极和负极对电源的短路进行保护。当撤消短路时，电路可自行恢复LED的正常工作回路。其结构简单，成本低廉，容易实现。

Claims (6)

1.一种具有LED短路保护的LED驱动电路，该LED驱动电路包括输入电压Vin、输出电压Vout、LED、隔离电路模块、MOS管驱动电路模块、P-MOS管Q1、PWM控制芯片和反馈电路模块，输入电压Vin依次与隔离电路模块、MOS管驱动电路模块、P-MOS管Q1和输出电压Vout连接，所述反馈电路模块与PWM控制芯片连接在输出电压Vout和输入电压Vin之间，形成反馈回路，其特征在于：

所述LED驱动电路还包括与LED相连的LED短路保护电路模块，所述LED短路保护电路模块包括起开关作用的N-MOS管Q4，所述N-MOS管Q4串联在LED和地GND之间，所述LED的另一端与输出电压Vout连接。

2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于：所述LED短路保护电路模块还包括分压电阻R1、R2、R3、R4、R6和R7，三极管Q2和Q3；

所述输出电压Vout经过串联的分压电阻R1和R2后接地GND，R1和R2中间的分压点V1连接至N-MOS管Q4的门极G；

所述LED的正极端通过串联的分压电阻R3和R4后接地GND，R3和R4中间的分压点V2连接至三极管Q2的基极b，三极管Q2的发射极e接地GND，三极管Q2的集电极c连接到N-MOS管Q4的门极G；

所述LED的负极端通过串联的分压电阻R6和R7后接地GND，R6和R7中间的分压点V3连接至三极管Q3的基极b，三极管Q3的发射极e接地GND，三极管Q3的集电极c连接到N-MOS管Q4的门极G。

3.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于：所述LED短路保护电路模块还包括限流电阻R5和R8；

所述限流电阻R5连接在所述分压电阻R3、R4中间的分压点V2和三极管Q2的基极b之间；

所述限流电阻R8连接在所述分压电阻R6、R7中间的分压点V3和三极管Q3的基极b之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的LED驱动电路，其特征在于：所述LED驱动电路还包括采样电阻Rsns，所述采样电阻Rsns连接在输出电压Vout和LED之间。

5.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于：所述LED短路保护电路模块中，当LED正极和LED负极对输入电源短路时，电路可通过N-MOS管Q4自行切断LED的电流回路；当LED正极和LED负极对输入电源短路撤消时，电路可自行恢复LED的正常工作。

6.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于：所述LED短路保护电路模块的具体工作过程为：

当所述LED驱动电路正常工作时，输出电压Vout维持在一恒定电压值，Vout通过R1和R2电阻分压后，输出一固定电压V1＞4V至N-MOS管Q4的门极G，Q4常导通，LED回路正常工作；

当LED正极对输入电源短路时，LED正极上的电压通过R3和R4电阻分压后，使得NPN三极管Q2导通接地，同时将N-MOS管Q4的门极G电压V1拉低至0V，此时Q4截止，切断LED的电流回路；

当LED负极对输入电源短路时，LED负极上的电压通过R6、R7电阻分压后，使NPN三极管Q3导通接地，同时将N-MOS管Q4的门极G电压V1拉低至0V，此时Q4截止，切断LED的电流回路。

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