CN102196644B - 一种实现led负载热插拔的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现LED负载热插拔的控制装置，连接在LED负载及为LED负载提供恒压电源的恒压控制电路之间实现LED负载的安全热插拔功能，其特征在于：包括一具有三个连接端的连接件，该连接件的第一连接端和第三连接端分别与LED负载的两个供电端相连，该连接件的第二连接端具有能保持与第三连接端之间为导通或断开两种状态；一电压控制电路，与连接件的三个连接端及与恒压控制电路相连，用于根据LED负载与外接电源连通时或断开时限制连接件的第一连接端和第三连接端之间的最大的输出电压值。本发明的装置能检测LED负载为空载和带载两种状态并能限制上述两种状态时加载在LED负载上的最大电压值。

Description

一种实现LED负载热插拔的控制装置

技术领域

本发明涉及一种实现LED负载热插拔的控制装置。

背景技术

现有的防止LED热插拔的形式通常有两种：一种是将防止过冲电流的电路集成在LED负载模块上，使得LED负载在进行热插拔时电源端电解的能量瞬间释放，由防冲击电路消耗掉。这种形式通常只是实现第一次的上电热插拔的保护功能，如果出现的连续的热插拔动作则无法保护LED负载。另一种是将防止过冲电流的电路集成在LED电源的输出端，使得LED负载在进行热插拔时输出电解的能量瞬间释放，由防冲击电路消耗掉。这种形式能够实现连续的热插拔动作，但是由于输出电解的能量始终要在防冲击电路上消耗掉，对防冲击电路的功率器件有较高的要求，成本非常高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能检测LED负载为空载和带载两种状态，并能限制上述两种状态时加载在LED负载上的不同的最大电压值，从而实现LED负载热插拔的控制装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该实现LED负载热插拔的控制装置，连接在LED负载及为LED负载提供恒流供电电源的恒压控制电路之间实现LED负载的安全热插拔功能，其特征在于：包括

一连接件，该连接件具有三个连接端，该连接件的第一连接端和第三连接端分别与所述LED负载的两个供电端相连，该连接件的第二连接端能在所述LED负载与外接电源连通时保持与第三连接端之间为导通或断开状态、而在所述LED负载与外接电源断开时保持与第三连接端之间为断开或导通状态；

一电压控制电路，与所述连接件的三个连接端及与恒压控制电路相连，用于根据所述LED负载与外接电源连通或断开时限制所述连接件的第一连接端和第三连接端之间的最大的输出电压值。

作为其中一种实现方案：

所述连接件的第二连接端为在所述LED负载与外接电源连通时保持与第三连接端之间为断开状态、而在所述LED负载与外接电源断开时保持与第三连接端之间为导通状态；

所述恒压控制电路包括光耦、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第五电阻，其中光耦的阳极连接第一电阻后与恒压控制电路的供电电压VDD相连，光耦的阴极与运算放大器的输出端相连，第二电阻连接在运算放大器的输出端与反向输入端之间，第三电阻的第一端与运算放大器的反向输入端相连，第五电阻的第一端也与运算放大器的反向输入端相连，第五电阻的第二端与所述连接件的第一连接端相连；

所述电压控制电路包括第一N沟道场效应管、第四电阻、第六电阻、第七电阻，其中第七电阻的第一端与恒压控制电路的供电电压VDD相连，所述第七电阻的第二端与所述连接件的第二端相连，所述第六电阻的第一端也与所述连接件的第二端相连，所述第一N沟道场效应管的栅极与所述第六电阻的第二端相连，所述第一N沟道场效应管的源极接地，所述第一N沟道场效应管的漏极与恒压控制电路中第三电阻的第二端相连；所述第四电阻的第一端与第三电阻的第二端端相连，第四电阻的第二端接地。

作为其中另一种实现方案：

所述连接件的第二连接端为在所述LED负载与外接电源连通时保持与第三连接端之间为断开状态、而在所述LED负载与外接电源断开时保持与第三连接端之间为导通状态；

所述恒压控制电路包括光耦、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第五电阻，其中光耦的阳极连接第一电阻后与LED负载的供电电压VDD相连，光耦的阴极与运算放大器的输出端相连，第二电阻连接在运算放大器的输出端与反向输入端之间，第三电阻的第一端与运算放大器的反向输入端相连，第三电阻的第二端接地；第五电阻的第一端与所述连接件的第一连接端相连；

所述电压控制电路包括P沟道场效应管、第八电阻、第九电阻、第十电阻，其中P沟道场效应管的漏极与运算放大器的反相端输入端相连，P沟道场效应管的栅极与第九电阻的第一端相连，第九电阻的第二端与所述连接件的第二连接端相连；第八电阻的第一端与所述连接件的第二连接端相连，第八电阻的第二端与所述连接件的第一连接端相连；所述P沟道场效应管的源极与恒压控制电路中第五电阻的第二端相连；第十电阻的第一端与第五电阻的第二端相连，第十电阻的第二端与第三电阻的第一端相连。

本发明还可以通过以下方案实现：

所述连接件的第二连接端为在所述LED负载与外接电源连通时保持与第三连接端之间为导通状态、而在所述LED负载与外接电源断开时保持与第三连接端之间为断开状态；

所述恒压控制电路包括光耦、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第五电阻，其中光耦的阳极连接第一电阻后与恒压控制电路的供电电压VDD相连，光耦的阴极与运算放大器的输出端相连，第二电阻连接在运算放大器的输出端与反向输入端之间，第三电阻的第一端与运算放大器的反向输入端相连，第五电阻的第一端也与运算放大器的反向输入端相连，第五电阻的第二端与所述连接件的第一连接端相连；

所述电压控制电路包括第二N沟道场效应管、三极管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻，其中第十一电阻的第一端与恒压控制电路的供电电压VDD相连，所述第十一电阻的第二端与所述连接件的第二连接端相连，所述三极管的基极与第十二电阻的第一端相连，第十二电阻的第二端与所述连接件的第二连接端相连，所述三极管的发射极与所述连接件的第二连接端相连，所述三极管的集电极与第二N沟道场效应管的栅极相连，所述第二N沟道场效应管的漏极与恒压控制电路中第三电阻的第二端相连，所述第二N沟道场效应管的源极接地；所述第十三电阻的第一端与第十二电阻的第一端相连，所述第十三电阻的第二端接地；所述第十四电阻的第一端与所述三极管的集电极相连，所述第十四电阻的第二端接地；所述第十五电阻的第一端与恒压控制电路中第三电阻的第二端相连，所述第十五电阻的第二端接地。

上述方案中，所述连接件可以为三脚DC插座或类似的连接装置，能够通过插拔动作区别是否连接负载而对应输出不同的上限电压。使得在负载未连接上时保持较低的输出电压，在负载连接上时保持较高的输出电压。在产生热插拔动作的时候由于电源输出电解的电压较低而不会使LED负载过冲失效的现象。实现了安全的热插拔功能。

与现有技术相比，本发明的优点在于：能够检测LED负载为空载和带载两种状态并能限制上述两种状态时加载在LED负载上的最大电压值，防止产生过冲电流的电解能量的产生，使得在LED负载未连接上时保持较低的输出电压，在LED负载连接上时保持较高的输出电压，在产生热插拔动作的时候，由于电源输出电解的电压较低而不会使LED负载过冲失效，实现了LED负载安全的热插拔功能。

附图说明

图1是本发明实施例一的电路原理图。

图2是本发明实施例二的电路原理图。

图3是本发明实施例三的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一

参见图1所示，本实施例提供的实现LED负载热插拔的控制装置，连接在LED负载及为LED负载提供恒压电源的恒压控制电路之间实现LED负载的安全热插拔功能，其包括

一连接件，该连接件具有三个连接端，该连接件的第一连接端和第三连接端分别与所述LED负载的两个供电端相连，连接件的第二连接端为在所述LED负载与外接电源连通时保持与第三连接端之间为断开状态、而在所述LED负载与外接电源断开时保持与第三连接端之间为导通状态；本实施例中，该连接件为三脚DC插座X1，DC插座X1的1脚和3脚为连接LED的供电端，LED负载在使用的时候就连接至1、3脚，DC插座X1的2脚在DC插头未插进DC插座X1时保持与3脚的导通，在DC插头插进DC插座X1时保持与3脚的断开。

一电压控制电路，与所述连接件的三个连接端及与恒压控制电路相连，用于根据所述LED负载与外接电源连通时或断开时限制所述连接件的第一连接端和第三连接端之间的最大的输出电压值。

本实施例中，所述恒压控制电路包括光耦N1、运算放大器N2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电阻R5，其中光耦N1的阳极连接第一电阻R1后与恒压控制电路的供电电压VDD相连，光耦N1的阴极与运算放大器N2的输出端相连，第二电阻R2连接在运算放大器N2的输出端与反向输入端之间，第三电阻R3的第一端与运算放大器N2的反向端输入端相连，第五电阻R5的第一端也与运算放大器N2的反向输入端相连，第五电阻R2的第二端与DC插座X1的1脚相连；

所述电压控制电路包括第一N沟道场效应管Q1、第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7，其中第七电阻R7的第一端与恒压控制电路的供电电压VDD相连，所述第七电阻R7的第二端与三脚DC插座X1的2脚相连，所述第六电阻R6的第一端与三脚DC插座X1的2脚相连，所述第六电阻R6的第二端与所述第一N沟道场效应管Q1的栅极相连；所述第一N沟道场效应管Q1的源极接地，所述第一N沟道场效应管Q1的漏极与恒压控制电路中第三电阻R3的第二端相连；所述第四电阻R4的第一端与第三电阻R3的第二端端相连，第四电阻R4的第二端接地。

由图1可知，电源的反馈信号的通过光耦N1传递到初级控制部分。流过光耦N1发光二极管上的电流由运算放大器N2的输出端1脚电压决定。运算放大器N2的3脚为2.5V的电压基准。运算放大器N2的2脚通过第五电阻R5、第三电阻R3、第四电阻R4、第一N沟道场效应管Q1对电源输出端电压进行限制。如果DC插头未插进DC插座X1，DC插座X1内2脚与3脚短路为低电平，第一N沟道场效应管Q1断开，第三电阻R3和第四电阻R4串联，DC插座X11脚和3脚之间输出电压U1=[2.5*(R3+R4+R5)/(R3+R4)]。如果DC插头插进DC插座X1，DC插座X1内2脚与3脚断开，第一N沟道场效应管Q1导通，由于第一N沟道场效应管Q1的导通阻抗比第四电阻R4、第五电阻R5、第三电阻R3小至少2个数量级，所以忽略不计。此时DC插座X11脚和3脚之间输出电压U2=[2.5*(R3+R5)/R3]。通过此电路就可以实现在DC插头插进DC插座和拔出DC插座两种状态情况下DC插座X1的1脚和3脚之间输出电压的差异，从而实现LED负载可靠的热插拔功能。

实施例二

如图2所示，与实施例一不同的是，所述恒压控制电路中第三电阻R3的第二端接地；第五电阻R5的第一端与所述连接件的第一连接端相连；

所述电压控制电路包括P沟道场效应管Q2、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10，其中P沟道场效应管Q2的漏极与运算放大器N2的反相输入端相连，P沟道场效应管Q2的栅极与第九电阻R9的第一端相连，第九电阻R9的第二端与DC插座的第二连接端相连；第八电阻R8的第一端与DC插座的第二连接端相连，第八电阻R8的第二端与DC插座的第一连接端相连；所述P沟道场效应管Q2的源极与恒压控制电路中第五电阻R5的第二端相连；第十电阻R10的第一端与第五电阻R5的第二端相连，第十电阻R10的第二端与第三电阻R3的第一端相连。

通过图2可知，电源的反馈信号的通过光耦N1传递到初级控制部分。流过光耦N1发光二极管上的电流由运算放大器N2的输出端1脚电压决定。运算放大器N2的3脚为2.5V的电压基准。运算放大器N2的2脚通过第五电阻R5、第三电阻R3、第十电阻R10、P沟道场效应管Q2对电源输出端电压进行限制。如果DC插头未插进DC插座X1，DC插座X1内2脚与3脚短路为低电平，P沟道场效应管Q2导通，由于P沟道场效应管Q2的导通阻抗比第十电阻R10、第三电阻R3小至少2个数量级，所以忽略不计。第三电阻R3和第五电阻R5串联，DC插座X1的1脚与3脚之间的输出电压U1=[2.5*(R3+R5)/R3]。如果DC插头插进DC插座X1，DC插座X1内2脚与3脚断开，P沟道场效应管Q2断开。此时DC插座X1的1脚与3脚之间的输出电压U2=[2.5*(R3+R5+R10)/(R3)]。通过此电路就可以实现在DC插头插进DC插座和拔出DC插座两种状态情况下DC插座X1的1脚和3脚之间输出电压的差异，从而实现LED负载可靠的热插拔功能。

实施例三

如图3所示，与实施例一不同的是，DC插座X1的2脚在DC插头未插进DC插座X1时保持与3脚的断开，在DC插头插进DC插座X1时保持与3脚的导通。

所述电压控制电路包括第二N沟道场效应管Q3、三极管Q4、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15，其中第十一电阻R11的第一端与恒压控制电路的供电电压VDD相连，所述第十一电阻R11的第二端与DC插座X1的2脚相连，所述三极管Q4的基极与第十二电阻R12的第一端相连，第十二电阻R12的第二端与DC插座X1的2脚相连，所述三极管Q4的发射极与DC插座X1的2脚相连，所述三极管Q4的集电极与第二N沟道场效应管Q3的栅极相连，所述第二N沟道场效应管Q3的漏极与恒压控制电路中第三电阻R3的第二端相连，所述第二N沟道场效应管Q3的源极接地；所述第十三电阻R13的第一端与第十二电阻R12的第一端相连，所述第十三电阻R13的第二端接地；所述第十四电阻R14的第一端与所述三极管Q4的集电极相连，所述第十四电阻R14的第二端接地；所述第十五电阻R15的第一端与恒压控制电路中第三电阻R3的第二端相连，所述第十五电阻R15的第二端接地。

由图3可知，电源的反馈信号的通过光耦N1传递到初级控制部分。流过光耦N1发光二极管上的电流由运算放大器N2的输出端1脚电压决定。运算放大器N2的3脚为2.5V的电压基准。运算放大器N2的2脚通过第五电阻R5、第三电阻R3、第十五电阻R15、第二N沟道场效应管Q3对DC插座X1的1脚与3脚之间的输出电压进行限制。如果DC插头未插进DC插座X1，DC插座X1内2脚与3脚断开，合理选择第十二电阻R12、第十一电阻R11、第十四电阻R14、第十三电阻R13参数，使得此时三极管Q4、第二N沟道场效应管Q3保持导通状态，由于第二N沟道场效应管Q3的导通阻抗比第十五电阻R15、第三电阻R3小至少2个数量级，所以忽略不计。DC插座X1的1脚与3脚之间的输出电压U1=[2.5*(R3+R5)/R3]。如果DC插头插进DC插座X1，DC插座X1内2脚与3脚短路，即2脚为低电平。三极管Q4、第二N沟道场效应管Q3保持断开。此时DC插座X1的1脚与3脚之间的输出电压U2=[2.5*(R3+R15+R5)/(R3+R15)]。过此电路就可以实现在DC插头插进DC插座和拔出DC插座两种状态情况下DC插座X1的1脚和3脚之间输出电压的差异，从而实现LED负载可靠的热插拔功能。

Claims (6)

1.一种实现LED负载热插拔的控制装置，连接在LED负载及为LED负载提供恒流供电电源的恒压控制电路之间实现LED负载的安全热插拔功能，其特征在于：包括

一连接件，该连接件具有三个连接端，该连接件的第一连接端和第三连接端分别与所述LED负载的两个供电端相连；

一电压控制电路，与所述连接件的三个连接端及与恒压控制电路相连，用于根据所述LED负载与外接电源连通时或断开时限制所述连接件的第一连接端和第三连接端之间的最大的输出电压值；

所述连接件的第二连接端为在所述LED负载与外接电源连通时保持与第三连接端之间为断开状态、而在所述LED负载与外接电源断开时保持与第三连接端之间为导通状态；

所述恒压控制电路包括光耦、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第五电阻，其中光耦的阳极连接第一电阻后与恒压控制电路的供电电压VDD相连，光耦的阴极与运算放大器的输出端相连，第二电阻连接在运算放大器的输出端与反向输入端之间，第三电阻的第一端与运算放大器的反向输入端相连，第五电阻的第一端也与运算放大器的反向输入端相连，第五电阻的第二端与所述连接件的第一连接端相连；

所述电压控制电路包括第一N沟道场效应管、第四电阻、第六电阻、第七电阻，其中第七电阻的第一端与恒压控制电路的供电电压VDD相连，所述第七电阻的第二端与所述连接件的第二端相连，所述第六电阻的第一端也与所述连接件的第二端相连，所述第一N沟道场效应管的栅极与所述第六电阻的第二端相连，所述第一N沟道场效应管的源极接地，所述第一N沟道场效应管的漏极与恒压控制电路中第三电阻的第二端相连；所述第四电阻的第一端与第三电阻的第二端端相连，第四电阻的第二端接地。

2.根据权利要求1所述的实现LED负载热插拔的控制装置，其特征在于：所述连接件为DC插座。

3.一种实现LED负载热插拔的控制装置，连接在LED负载及为LED负载提供恒流供电电源的恒压控制电路之间实现LED负载的安全热插拔功能，其特征在于：包括

一连接件，该连接件具有三个连接端，该连接件的第一连接端和第三连接端分别与所述LED负载的两个供电端相连；

一电压控制电路，与所述连接件的三个连接端及与恒压控制电路相连，用于根据所述LED负载与外接电源连通时或断开时限制所述连接件的第一连接端和第三连接端之间的最大的输出电压值；

所述连接件的第二连接端为在所述LED负载与外接电源连通时保持与第三连接端之间为断开状态、而在所述LED负载与外接电源断开时保持与第三连接端之间为导通状态；

所述恒压控制电路包括光耦、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第五电阻，其中光耦的阳极连接第一电阻后与恒压控制电路的供电电压VDD相连，光耦的阴极与运算放大器的输出端相连，第二电阻连接在运算放大器的输出端与反向输入端之间，第三电阻的第一端与运算放大器的反向输入端相连，第三电阻的第二端接地；第五电阻的第一端与所述连接件的第一连接端相连；

所述电压控制电路包括P沟道场效应管、第八电阻、第九电阻、第十电阻，其中P沟道场效应管的漏极与运算放大器的反相端输入端相连，P沟道场效应管的栅极与第九电阻的第一端相连，第九电阻的第二端与所述连接件的第二连接端相连；第八电阻的第一端与所述连接件的第二连接端相连，第八电阻的第二端与所述连接件的第一连接端相连；所述P沟道场效应管的源极与恒压控制电路中第五电阻的第二端相连；第十电阻的第一端与第五电阻的第二端相连，第十电阻的第二端与第三电阻的第一端相连。

4.根据权利要求3所述的实现LED负载热插拔的控制装置，其特征在于：所述连接件为DC插座。

5.一种实现LED负载热插拔的控制装置，连接在LED负载及为LED负载提供恒流供电电源的恒压控制电路之间实现LED负载的安全热插拔功能，其特征在于：包括

一连接件，该连接件具有三个连接端，该连接件的第一连接端和第三连接端分别与所述LED负载的两个供电端相连；

一电压控制电路，与所述连接件的三个连接端及与恒压控制电路相连，用于根据所述LED负载与外接电源连通时或断开时限制所述连接件的第一连接端和第三连接端之间的最大的输出电压值；

所述连接件的第二连接端为在所述LED负载与外接电源连通时保持与第三连接端之间为导通状态、而在所述LED负载与外接电源断开时保持与第三连接端之间为断开状态；

所述恒压控制电路包括光耦、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第五电阻，其中光耦的阳极连接第一电阻后与恒压控制电路的供电电压VDD相连，光耦的阴极与运算放大器的输出端相连，第二电阻连接在运算放大器的输出端与反向输入端之间，第三电阻的第一端与运算放大器的反向输入端相连，第五电阻的第一端也与运算放大器的反向输入端相连，第五电阻的第二端与所述连接件的第一连接端相连；

所述电压控制电路包括第二N沟道场效应管、三极管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻，其中第十一电阻的第一端与恒压控制电路的供电电压VDD相连，所述第十一电阻的第二端与所述连接件的第二连接端相连，所述三极管的基极与第十二电阻的第一端相连，第十二电阻的第二端与所述连接件的第二连接端相连，所述三极管的发射极与所述连接件的第二连接端相连，所述三极管的集电极与第二N沟道场效应管的栅极相连，所述第二N沟道场效应管的漏极与恒压控制电路中第三电阻的第二端相连，所述第二N沟道场效应管的源极接地；所述第十三电阻的第一端与第十二电阻的第一端相连，所述第十三电阻的第二端接地；所述第十四电阻的第一端与所述三极管的集电极相连，所述第十四电阻的第二端接地；所述第十五电阻的第一端与恒压控制电路中第三电阻的第二端相连，所述第十五电阻的第二端接地。

6.根据权利要求5所述的实现LED负载热插拔的控制装置，其特征在于：所述连接件为DC插座。

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