CN102238785B - 一种开路保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开路保护电路，包括：恒流驱动电路的至少两个负载支路、以及至少一个开路保护模块，其中：一个所述开路保护模块的两个连接端与所述至少两个负载支路中的一对负载支路的极性相同的两端连接，所述的一对负载支路的极性相同的另两端等电位；所述开路保护模块用于：检测开路保护模块所连接的两端之间的电压差值，判断所述电压差值小于预设差值阈值时，使此两端之间处于断路状态；判断所述电压差值不小于预设差值阈值时，使此两端之间处于短路状态。该开路保护电路实现成本低，且，具有更大的适用范围。

Description

一种开路保护电路

技术领域

本发明涉及恒流驱动技术，尤其涉及一种开路保护电路。

背景技术

对于多路输出的发光二极管（LED）恒流驱动电路，一般包括恒流驱动主电路以及至少两个负载支路，每个负载支路上串联至少一个LED负载。由于负载为多个支路，因此在恒流驱动电路中，需要实现多个负载支路上的负载电流均衡，即实现恒流驱动主电路输出的总电流按负载需要分配给每路LED负载。

在实际应用中，要实现LED恒流驱动电路的负载支路上的负载电流均衡，一般存在不同的恒流驱动主电路实现方案。如图1所示的LED恒流驱动电路中，利用串联在变压器T1副边回路上的隔直电容C1实现了两负载支路A1、A2上的负载电流均衡；在图2所示的LED恒流驱动电路中，利用均流变压器T2实现两负载支路A1、A2上的负载电流均衡；而在图3所示的LED恒流驱动电路中，则通过主变压器T3、T4原边串联实现了两负载支路A1、A2上的负载电流均衡。

以上三种负载电流均衡方案有一个共同的特点：LED恒流驱动电路的两个负载支路中，一旦某一负载支路上的LED负载出现开路，则该负载支路将出现异常过压现象。若要保证在某一负载支路上的LED负载出现开路时，其他负载支路上的LED负载仍能正常工作，需要在负载支路上额外增加开路保护电路。

现有技术中一种常见的开路保护电路如图4所示，分别设置在LED恒流驱动电路的每条负载支路上（图4中仅示出了两条负载支路的情况），每一开路保护电电路分别包括一晶闸管（图中所示的晶闸管SCR）以及两个电阻（图中所示的第一电阻R1和第二电阻R2）。当某一负载支路出现过压现象时，触发该负载支路对应的晶闸管导通，短路该负载支路，从而保证其他负载支路上LED负载的正常工作。

但是，这种通过晶闸管短路负载支路的方式实现的开路保护电路，一旦出现过压现象时，流过晶闸管的冲击电流很大，因此，在实际应用中需要选用大电流晶闸管，从而造成开路保护电路的实现成本过高；并且，如果LED恒流驱动电路的主电路采用BOOST拓扑结构，由于BOOST一类电路不能够直接进行负载支路短路连接，因此，这种开路保护电路将无法适用于该类LED恒流驱动电路，适用范围较小。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，提供一种开路保护电路，实现成本低，且，具有更大的适用范围。

为此，本发明实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种开路保护电路，包括：恒流驱动电路的至少两个负载支路、以及至少一个开路保护模块，其中：

一个所述开路保护模块的两个连接端与所述至少两个负载支路中的一对负载支路的极性相同的两端连接，所述的一对负载支路的极性相同的另两端等电位；

所述开路保护模块用于：检测开路保护模块所连接的两端之间的电压差值，判断所述电压差值小于预设差值阈值时，使此两端之间处于断路状态；判断所述电压差值不小于预设差值阈值时，使此两端之间处于短路状态。

其中，所述开路保护模块通过压敏器件实现。

所述压敏器件为：压敏电阻；所述压敏电阻的两端作为所述开路保护模块的两个连接端。

所述压敏器件为稳压管，所述开路保护模块包括：第一稳压管和第二稳压管，所述的第一稳压管和第二稳压管均为承受过功率时失效模式为短路的稳压管；其中，

所述第一稳压管的阳极和第二稳压管的阳极作为所述开路保护模块的两个连接端，第一稳压管的阴极和第二稳压管的阴极连接。

所述开路保护模块包括：

检测控制单元，用于检测开路保护模块所连接的两端之间的电压差值，判断所述电压差值小于预设差值阈值时，控制处理单元使此两端之间处于断路状态；判断所述电压差值不小于预设差值阈值时，控制处理单元使此两端之间处于短路状态；

处理单元，用于在检测控制单元的控制下，使开路保护模块所连接的两端之间处于断路状态，或者，使开路保护模块所连接的两端之间处于短路状态。

所述检测控制单元包括：第三稳压管、第四稳压管、第三电阻以及第二电容；所述处理单元包括：双向晶闸管；其中，

双向晶闸管的T1端和T2端作为所述开路保护模块的两个连接端；第三稳压管的阳极和第四稳压管的阳极各连接所述双向晶闸管的T2端和G端中的一端，第三稳压管的阴极和第四稳压管的阴极相连接；第三电阻和第二电容并联于双向晶闸管的T1端和G端。

所述的一对负载支路的极性相同的另两端等电位的具体实现为：

所述的一对负载支路的极性相同的另两端直接连接。

所述的一对负载支路的极性相同的另两端等电位的具体实现为：

所述的一对负载支路的极性相同的另两端均接地。

所述的一对负载支路的极性相同的另两端等电位的具体实现为：

所述的一对负载支路的极性相同的另两端分别连接于一预设的公共电压。

所述恒流驱动电路为LED恒流驱动电路。

对于上述技术方案的技术效果分析如下：

由于两个负载支路的极性相同的两端之间连接一开路保护模块，极性相同的另两端等电位，当所述极性相同的两端之间的电压差值与差值阈值的大小关系来进行负载支路的开路保护，从而无需如现有技术般选用大电流的晶闸管，降低了开路保护电路的实现成本；而且，不进行负载支路的短路输出，从而该开路保护电路也可以适用于基于BOOST拓扑结构的恒流驱动电路，适用范围更广。

附图说明

图1为现有技术LED恒流驱动电路的第一种实现结构示意图；

图2为现有技术LED恒流驱动电路的第二种实现结构示意图；

图3为现有技术LED恒流驱动电路的第三种实现结构示意图；

图4为现有技术LED恒流驱动电路的开路保护电路结构示意图；

图5为本发明实施例第一种开路保护电路实现结构示例图；

图6为本发明实施例第一种开路保护电路实现结构示例图；

图7为本发明实施例第二种开路保护电路实现结构示意图；

图8为本发明实施例第二种开路保护电路实现结构示例图；

图9为一种使用本发明实施例开路保护电路后的LED恒流驱动电路示意图；

图10为另一种使用本发明实施例开路保护电路后的LED恒流驱动电路示意图；

图11为又一种使用本发明实施例开路保护电路后的LED恒流驱动电路示意图；

图12为使用本发明实施例的开路保护电路后的基于BOOST拓扑结构的LED恒流驱动电路示意图。

具体实施方式

以下，结合附图详细说明本发明实施例开路保护电路的实现。

本发明实施例的所述开路保护电路包括：恒流驱动电路的至少两个负载支路、以及至少一个开路保护模块，其中：

一个所述开路保护模块的两个连接端与所述至少两个负载支路中的一对负载支路的极性相同的两端连接，所述的一对负载支路的极性相同的另两端等电位；

所述开路保护模块用于：检测开路保护模块所连接的两端之间的电压差值，判断所述电压差值小于预设差值阈值时，使此两端之间处于断路状态；判断所述电压差值不小于预设差值阈值时，使此两端之间处于短路状态。

具体的实现原理为：

由于两个负载支路的极性相同的两端之间连接一开路保护模块，极性相同的另两端等电位，当所述极性相同的两端之间的电压差值不小于该预设差值阈值时，说明其中的一个负载支路发生了开路过压现象，从而开路保护模块短路与开路保护模块连接的两端，从而使得开路并过压的那一个负载支路的输出箝位于另一负载支路的正常输出，而正常输出的负载支路则继续保持正常的工作状态；从而不仅对于发生开路过压现象的负载支路实现了开路保护，还保持了其他负载支路的正常工作。

其中，在实际应用中，当恒流驱动电路存在多个负载支路时，为了实现对于每个负载支路的开路保护，可以分别将每相邻的两个负载支路作为所述一对负载支路，对应一开路保护模块；或者，也可以分别将所述至少两个负载支路中的每两个负载支路作为所述一对负载支路，对应一开路保护模块。例如，恒流驱动电路依次包括负载支路1、负载支路2、负载支路3，则可以：将负载支路1和负载支路2作为一对负载支路，将负载支路2和负载支路3作为一对负载支路；或者，也可以：将负载支路1和负载支路2作为一对负载支路，将负载支路2和负载支路3作为一对负载支路，将负载支路1和负载支路3作为一对负载支路。

而本发明实施例提供的开路保护电路不仅可以适用于图1～图3等所示的LED恒流驱动电路，也可以适用于其他的LED恒流驱动电路，例如基于BOOST拓扑结构的LED恒流驱动电路；而且，该开路保护电路还可以适用于其他包含至少两路负载支路的恒流驱动电路，例如，图1～图3所示的LED恒流驱动电路的主电路拓扑结构所构成的恒流驱动电路，就可以作为其他负载的恒流驱动电路，此时，本发明实施例所述的开路保护电路仍然可以作为对应恒流驱动电路的开路保护电路，进行恒流驱动电路各个负载支路的开路保护。

图5所示的开路保护电路中，由于两个负载支路的极性相同的两端之间连接一开路保护模块，极性相同的另两端等电位，开路保护模块通过检测与开路保护模块连接的两端之间的电压差值是否小于差值阈值来进行两路负载支路的开路保护，从而无需如现有技术般选用大电流的晶闸管，降低了开路保护电路的实现成本；而且，不进行负载支路的短路输出，从而该开路保护电路也可以适用于基于BOOST拓扑结构的恒流驱动电路，适用范围更广。

所述开路保护模块可以通过不同的结构实现，以下分别列出：

所述开路保护模块可以通过压敏器件，如压敏电阻等实现。例如，如图5所示，压敏器件的两端作为开路保护模块两个连接端，分别与第一负载支路A1的正端和第二负载支路A2的正端连接。

并且，如图5所示，所述第一负载支路A1的负端与第二负载支路A2的负端直接连接，以保证两负载支路的负端等电位。或者，在实际应用中，两负载支路的负端也可以通过分别接地或某一公共电平的方式，实现两负载支路的负端等电位，这里不赘述。

具体的，如图6所示，所述压敏器件还可以为稳压管，此时，开路保护模块可以包括：第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2；所述的第一稳压管和第二稳压管均为承受过功率时失效模式为短路的稳压管；其中，第一稳压管ZD1的阴极与第二稳压管ZD2的阴极连接，第一稳压管ZD1的阳极作为所述开路保护模块的第一连接端，与第一负载支路A1的正端连接，第二稳压管ZD2的阳极作为所述开路保护模块的第二连接端，与第二负载支路A2的正端连接。

并且，如图6所示，第一负载支路A1的负端和第二负载支路A2的负端直接连接，以保证两负载支路的负端等电位。或者，在实际应用中，两负载支路的负端也可以通过分别接地或某一公共电平的方式，实现两负载支路的负端等电位，这里不赘述。

或者，如图7所示，所述开路保护模块可以包括：

检测控制单元，用于检测开路保护模块所连接的两端之间的电压差值，判断所述电压差值与预设差值阈值的大小关系，根据判断结果控制处理单元相应的短路或关断与开路保护模块连接的两端；

具体的，检测控制单元用于判断所述电压差值小于预设差值阈值时，控制处理单元使此两端之间处于断路状态；判断所述电压差值不小于预设差值阈值时，控制处理单元使此两端之间处于短路状态。

处理单元，用于在检测控制单元的控制下，使开路保护模块所连接的两端之间处于断路状态，或者，使开路保护模块所连接的两端之间处于短路状态。

其中，所述处理单元可以为一双向开关器件，从而实现对于与开路保护模块相连接的两端的关断或者短路。所述双向开关器件可以为：双向晶闸管等。

具体的，如图8所示，第一负载支路A1的负端与第二负载支路A2的负端直接连接；所述检测控制单元包括：第三稳压管ZD3、第四稳压管ZD4、第三电阻R3、第二电容C2；而所述处理单元包括：双向晶闸管Q1。如图8所示，其中，

双向晶闸管Q1的T2端作为所述开路保护模块（检测控制单元）的第一连接端，连接第一负载支路A1的正端，T1端作为所述开路保护模块（检测控制单元）的第二连接端，连接第二负载支路A2的正端；

第三稳压管ZD3的阴极与第四稳压管ZD4阴极连接，第三稳压管ZD3的阳极与双向晶闸管Q1的T2端连接，第四稳压管ZD4的阳极与双向晶闸管Q1的G端连接；

第三电阻R3和第二电容C2并联于双向晶闸管Q1的T1端及G端。

如图9～11所示，给出了图7所示的本发明实施例开路保护电路应用于图1～图3所示的两路LED恒流驱动电路中的电路实现结构示意图。如图9所示，该LED恒流驱动电路中，通过在变压器T1副边回路串联的隔直电容C1实现两路负载支路的电流均衡。如图10所示，该LED恒流驱动电路中，通过一个均流变压器T2实现两路负载支路的电流均衡。如图11所示，该LED恒流驱动电路中，通过原边绕组串联的主变压器T3、T4实现两路负载支路的电流均衡。

另外，由于在本发明实施例的开路保护电路中，并不需要对恒流驱动电路的负载支路进行短路处理，因此，也可以适用于基于BOOST拓扑结构的恒流驱动电路中的开路保护。如图12所示，即给出了本发明实施例的开路保护电路应用于基于BOOST拓扑结构的LED恒流驱动电路的实现结构示意图。如图12所示：所述开路保护模块通过第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2实现。具体的电路结构为：

LED恒流驱动电路的输入电压Vin的正端通过电感L连接开关管Q2的漏极，负端连接开关管Q2的源极；均流变压器T5第一绕组的同名端连接开关管Q2的漏极，非同名端通过第一二极管D1连接第一负载支路A1的正端；第二绕组的非同名端连接开关管Q2的漏极，同名端通过第二二极管D2连接第二负载支路A2的正端；开关管Q2的源极接地，且，分别连接第一负载支路A1的负端以及第二负载支路A2的负端；

第一滤波电容C3串接于第一二极管D1的阴极与开关管Q2的源极；第二滤波电容C4串接于第二二极管D2的阴极与开关管Q2的源极。

通过以上的电路结构，实现了对于基于BOOST拓扑结构的LED恒流驱动电路各个负载支路的开路保护。

在以上的实施例电路实现中，均为两个负载支路中的负端等电位，正端与开路保护模块的第一连接端和第二连接端相连接；在实际应用中，也可以设置两个负载支路的正端等电位，而将负端分别与开路保护模块的第一连接端和第二连接端相连接。具体实现与上述实施例类似，这里不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种开路保护电路，其特征在于，包括：恒流驱动电路的至少两个负载支路、以及至少一个开路保护模块，其中：

一个所述开路保护模块的两个连接端与所述至少两个负载支路中的一对负载支路的极性相同的两端连接，所述的一对负载支路的极性相同的另两端等电位；

所述开路保护模块用于：检测开路保护模块所连接的两端之间的电压差值，判断所述电压差值小于预设差值阈值时，使此两端之间处于断路状态；判断所述电压差值不小于预设差值阈值时，使此两端之间处于短路状态。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开路保护模块通过压敏器件实现。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述压敏器件为：压敏电阻；所述压敏电阻的两端作为所述开路保护模块的两个连接端。

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述压敏器件为稳压管，所述开路保护模块包括：第一稳压管和第二稳压管，所述的第一稳压管和第二稳压管均为承受过功率时失效模式为短路的稳压管；其中，

所述第一稳压管的阳极和第二稳压管的阳极作为所述开路保护模块的两个连接端，第一稳压管的阴极和第二稳压管的阴极连接。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开路保护模块包括：

检测控制单元，用于检测开路保护模块所连接的两端之间的电压差值，判断所述电压差值小于预设差值阈值时，控制处理单元使此两端之间处于断路状态；判断所述电压差值不小于预设差值阈值时，控制处理单元使此两端之间处于短路状态；

处理单元，用于在检测控制单元的控制下，使开路保护模块所连接的两端之间处于断路状态，或者，使开路保护模块所连接的两端之间处于短路状态。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述检测控制单元包括：第三稳压管、第四稳压管、第三电阻以及第二电容；所述处理单元包括：双向晶闸管；其中，

双向晶闸管的T1端和T2端作为所述开路保护模块的两个连接端；第三稳压管的阳极和第四稳压管的阳极各连接所述双向晶闸管的T2端和G端中的一端，第三稳压管的阴极和第四稳压管的阴极相连接；第三电阻和第二电容并联于双向晶闸管的T1端和G端。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电路，其特征在于，所述的一对负载支路的极性相同的另两端等电位的具体实现为：

所述的一对负载支路的极性相同的另两端直接连接。

8.根据权利要求1至6任一项所述的电路，其特征在于，所述的一对负载支路的极性相同的另两端等电位的具体实现为：

所述的一对负载支路的极性相同的另两端均接地。

9.根据权利要求1至6任一项所述的电路，其特征在于，所述的一对负载支路的极性相同的另两端等电位的具体实现为：

所述的一对负载支路的极性相同的另两端分别连接于一预设的公共电压。

10.根据权利要求1至6任一项所述的电路，其特征在于，所述恒流驱动电路为LED恒流驱动电路。

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