CN103166175A - Led驱动电源输入过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED驱动电源输入过压保护电路，包括交流输入电压、电源电路、交流隔离检测电路、信号放大电路、整流采样电路、过压回差电路和控制电路，电源电路将交流输入电压转换成第一直流电压分别输出给信号放大电路、过压回差电路和控制电路供电；交流隔离检测电路将接收到的交流输入电压转换成低电压传递给信号放大电路；信号放大电路将低电压信号放大后输出给整流采样电路；整流采样电路将放大后的电压信号整流后输出给过压回差电路；过压回差电路将整流后的第二直流电压与预设电压进行比较，输出电平信号给控制电路控制LED驱动电源的上电、断电。本发明保护LED驱动电源免受电网过压电压的冲击，且成本低、可靠性高。

Description

LED驱动电源输入过压保护电路

技术领域

[0001 ] 本发明涉及过压保护电路技术，具体涉及一种LED驱动电源输入过压保护电路。

背景技术

[0002] 由于LED的正向伏安特性非常陡，动态电阻较小，使得其不能直接使用市电交流输入进行供电，否则在电压出现变动时，尤其在电压增加时，流过LED的电流会急剧增加，导致LED负载毁损。因而必须在LED负载与市电交流输入之间设置LED驱动电源，以充分满足LED工作所需驱动要求，从而最大限度的发挥LED的性能，减少故障率。LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器。现有技术的LED驱动电源与交流输入之间无任何过压保护电路，且LED驱动电源无法对因外界电压波动造成的LED两端的工作电流波动进行调整，又电网供电电压不稳定，波动大，因此，极易造成大批路灯的驱动电源损坏，甚至造成LED损坏。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种LED驱动电源输入过压保护电路，该LED驱动电源输入过压保护电路设置在LED驱动电源与交流输入之间，保护LED驱动电源免受电网过压电压的冲击，且该过压保护电路具有成本低、可靠性高的优点。

[0004] 本发明的目的是这样实现的:一种LED驱动电源输入过压保护电路，包括交流输入电压、电源电路、交流隔离检测电路、信号放大电路、整流采样电路、过压回差电路和控制电路，所述电源电路将交流输入电压转换成第一直流电压分别输出给信号放大电路、过压回差电路和控制电路供电；所述交流隔离检测电路将接收到的交流输入电压转换成低电压传递给信号放大电路；所述信号放大电路将低电压信号进行放大后输出给整流采样电路；所述整流采样电路将经信号放大电路放大后的电压信号进行整流后输出给过压回差电路；所述过压回差电路将经整流采样电路整流后的第二直流电压与预设的电压值进行比较，输出电平信号给控制电路；所述控制电路根据过压回差电路输出的电平信号控制LED驱动电源的上电、断电。

[0005] 所述交流隔离检测电路包括电压互感器PTl以及电阻，其中，电阻R7 —端连接电压互感器PTl的第一输入端，另一端连接交流输入的L端，电压互感器PTl的第二输入端连接交流输入的N端，电阻R8串联在电压互感器PTl的两个输出端之间，电阻RlO —端连接电阻R8的一端、电压互感器PTl的第一输出端，电阻RlO另一端连接电阻R9的一端、地，电阻R9的另一端连接电阻R8的另一端、电压互感器PTl的第二输出端，电压互感器PTl的第一输出端连接信号放大电路的输入端。

[0006] 所述信号放大电路包括运放U2A以及电阻，电阻Rll —端连接运放U2A的正相输入端，另一端连接交流隔离检测电路的输出端，电阻R19 —端连接运放U2A的输出端，另一端连接运放U2A的反相输入端、电阻R18 —端，电阻R18另一端接地，运放U2A的输出端连接整流采样电路的输入端。[0007] 所述整流采样电路包括限流电阻R12、整流二极管D4，以及由电阻R13和电容CS组成的充放电电路，所述限流电阻R12与整流二极管D4串联在信号放大电路的输出端与过压回差电路的输入端之间，所述电阻R13与电容CS并联在整流二极管D4的负极与地之间。

[0008] 所述过压回差电路包括比较器U2B以及电阻、稳压管，电阻R15 —端连接比较器U2B的反相输入端，另一端连接整流采样电路的输出端，电阻R14 —端连接基准电压电路的输出端，另一端连接比较器U2B的同相输入端、电阻R16 —端，电阻R16的另一端连接稳压管Z2的负极，稳压管Z2的正极接地，电阻R17的一端连接比较器U2B的输出端，电阻R17的另一端连接控制电路的输入端、稳压管Z2的负极。

[0009] 所述基准电压电路包括三端稳压器及电阻，电阻R1、电阻R2和电阻R3依次串联在供电电压VCC与地之间，三端稳压器的输入端连接在电阻Rl与电阻R2之间，三端稳压器的输出端连接在电阻R2与电阻R3之间，三端稳压器的接地端接地。

[0010] 所述控制电路包括三极管Q1、二极管D1、D3、继电器K以及电阻，二极管Dl的负极连接过压回差电路的输出端，二极管Dl的正极连接电阻R5的一端、电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接供电电压VCC，电阻R5的另一端连接三极管Ql的基极，三极管Ql的集电极接地，三极管Ql的发射极连接继电器K的线圈的一端，继电器K的线圈的另一端连接供电电压VCC，二极管D3并联在继电器K的线圈两端，继电器K的常闭触点一端连接交流输入的L端，另一端连接LED驱动电源的第I脚。

[0011] 所述电源电路包括AC-DC电源模块，AC-DC电源模块的第一、二、三输入端分别连接交流输入的L端、N端、EARTH端，交流输入的L端与AC-DC电源模块的第一输入端之间串联有保险丝Fl。

[0012] 所述电源电路还包括一个抗干扰滤波电路，该抗干扰滤波电路的输出端与AC-DC电源模块的第一、二输入端连接，该抗干扰滤波电路的输入端与保险丝Fl —端、交流输入的N端连接。

[0013] 本发明的有益效果是:由于在LED驱动电源与交流输入之间设置LED驱动电源输入过压保护电路后，当电网电压高于预设的电压值时，通过控制继电器，自动断开LED驱动电源的电源，当电网电压恢复正常，LED驱动电源自动重新上电，这样就保证了 LED驱动电源的正常运行。且本发明结构简单、成本低，可靠性高。

附图说明

[0014] 图1为本发明的电路原理框图；

图2为本发明的电路不意图。

[0015] 附图中，I为交流输入电压，2为电源电路，3为交流隔离检测电路，4为信号放大电路，5为整流采样电路，6为过压回差电路，7为控制电路，8为LED驱动电源。

具体实施方式

[0016] 参见图1, 一种LED驱动电源输入过压保护电路,包括交流输入电压1、电源电路2、交流隔离检测电路3、信号放大电路4、整流采样电路5、过压回差电路6和控制电路7，所述电源电路2将交流输入电压I转换成第一直流电压分别输出给信号放大电路4、过压回差电路6和控制电路7供电；所述交流隔离检测电路3将接收到的交流输入电压I转换成低电压传递给信号放大电路4 ;所述信号放大电路4将低电压信号进行放大后输出给整流采样电路5 ;所述整流采样电路5将经信号放大电路放大后的电压信号进行整流后输出给过压回差电路6 ;所述过压回差电路6将经整流采样电路整流后的第二直流电压与预设的电压值进行比较，输出电平信号给控制电路7 ;所述控制电路7根据过压回差电路输出的电平信号控制LED驱动电源8的上电、断电。

[0017] 参见图2，所述电源电路包括AC-DC电源模块Ml，AC-DC电源模块Ml的第一、二、三输入端分别连接交流输入的L端、N端、EARTH端，其中，AC-DC电源模块Ml的第三输入端和交流输入的EARTH端均接机壳或机架。交流输入的L端与AC-DC电源模块的第一输入端之间串联有保险丝F1。所述电源电路还包括一个抗干扰滤波电路、压敏电阻VR1、热敏电阻RT1，压敏电阻VRl —端连接保险丝Fl —端，另一端连接交流输入的N端。该抗干扰滤波电路的输入端与保险丝Fl —端、交流输入的N端连接,该抗干扰滤波电路的输出端与AC-DC电源模块的输入端连接。所述抗干扰滤波电路包括共模电感LP1、差模抑制电容CX1、共模抑制电容Cl、C2组成，其中，差模抑制电容CXl串联在共模电感LPl的两个输入端之间，共模抑制电容Cl、C2先串联后并联在共模电感LPl的两个输出端之间，共模抑制电容Cl、C2之间接机壳或机架，差模抑制电容CXl的一端与压敏电阻VRl的一端、保险丝Fl —端，差模抑制电容CXl的另一端与压敏电阻VRl的另一端、交流输入的N端连接，热敏电阻RTl —端连接共模抑制电容Cl的一端、共模电感LPl的第一输出端，热敏电阻RTl的另一端连接AC-DC电源模块Ml的第一输入端。AC-DC电源模块Ml的输出端连接有稳压电路,所述稳压电路包括稳压管Zl、电容C3、电容C4，稳压管Zl、电容C3、电容C4并联，稳压管Zl的正极连接AC-DC电源模块Ml的第二输出端，稳压管Zl的负极连接AC-DC电源模块Ml的第一输出端，电容C3的正极连接AC-DC电源模块Ml的第一输出端，电容C3的负极连接AC-DC电源模块Ml的第二输出端，电容(34的一端连接AC-DC电源模块Ml的第一输出端，电容C4的另一端连接AC-DC电源模块Ml的第二输出端。

[0018] 参见图2，所述交流隔离检测电路包括电压互感器PTl以及电阻，其中，电阻R7 —端连接电压互感器PTl的第一输入端，另一端连接交流输入的L端，电压互感器PTl的第二输入端连接交流输入的N端，电阻R8串联在电压互感器PTl的两个输出端之间，电阻RlO一端连接电阻R8的一端、电压互感器PTl的第一输出端，电阻RlO另一端连接电阻R9的一端、地，电阻R9的另一端连接电阻R8的另一端、电压互感器PTl的第二输出端，电压互感器PTl的第一输出端连接信号放大电路的输入端。

[0019] 参见图2，所述信号放大电路包括运放U2A以及电阻，电阻Rll —端连接运放U2A的正相输入端，另一端连接交流隔离检测电路的输出端，本实施例中的电阻Rll的另一端连接电阻10的一端、电阻8的一端、电压互感器PTl的第一输出端。电阻R19 —端连接运放U2A的输出端，另一端连接运放U2A的反相输入端、电阻R18 —端，电阻R18另一端接地，运放U2A的输出端连接整流采样电路的输入端。

[0020] 参见图2，所述整流采样电路包括限流电阻R12、整流二极管D4，以及由电阻R13和电容CS组成的充放电电路，所述限流电阻R12与整流二极管D4串联在信号放大电路的输出端与过压回差电路的输入端之间，本实施例中，限流电阻R12的一端连接运放U2A的输出端，限流电阻R12的另一端连接整流二极管D4的正极，整流二极管D4的负极连接电容CS的一端、电阻R13的一端，所述电阻R13与电容CS并联在整流二极管D4的负极与地之间。[0021] 参见图2，所述过压回差电路包括比较器U2B以及电阻、稳压管，电阻R15 —端连接比较器U2B的反相输入端，电阻R15另一端连接整流采样电路的输出端，本实施例中，电阻R15的另一端连接整流二极管D4的负极。电阻R14—端连接基准电压电路的输出端，另一端连接比较器U2B的同相输入端、电阻R16 —端，电阻R16的另一端连接稳压管Z2的负极，稳压管Z2的正极接地，电阻R17的一端连接比较器U2B的输出端，电阻R17的另一端连接控制电路的输入端、稳压管Z2的负极。所述基准电压电路包括三端稳压器及电阻，电阻Rl、电阻R2和电阻R3依次串联在供电电压VCC与地之间，三端稳压器的输入端连接在电阻Rl与电阻R2之间，三端稳压器的输出端连接在电阻R2与电阻R3之间，三端稳压器的接地端接地。

[0022] 本实施例的运放U2A、比较器U2B共同组成了一个双运放U2，双运放U2的第8脚连接供电电压VCC，双运放U2的第4脚接地。双运放U2的第8脚与第4脚之间串联有电容C7。

[0023] 参见图2，所述控制电路包括PNP型三极管Q1、二极管D1、D2、D3、继电器K以及电阻，二极管Dl的负极连接过压回差电路的输出端，本实施例的二极管Dl的负极连接电阻R17、稳压管Z2的负极，二极管Dl的正极连接电阻R5的一端、电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接供电电压VCC，电阻R5的另一端连接三极管Ql的基极，三极管Ql的集电极接地，三极管Ql的发射极连接继电器K的线圈的一端，继电器K的线圈的另一端连接供电电压VCC，二极管D3并联在继电器K的线圈两端，继电器K的常闭触点一端连接交流输入的L端，另一端连接LED驱动电源的第I脚。本实施例中，电阻R6与电容C6串联后并联在继电器K的常闭触点的两端，电阻R6和电容C6组成继电器K常闭触点的电子电弧吸收电路。二极管D2的正极连接二极管Dl的正极、电阻R4的一端、电阻R5的一端，二极管D2的负极连接单片机的JDQ引脚，通过单片机用户可以直接控制LED驱动电源。

[0024] 本发明的工作原理如下:参见图2，交流输入电压由电阻R7限流后通过交流隔离检测电路的电压互感器PTl将信号传送到另一端，由电阻R8将电流转化成低电压，传送过来的电压由运放U2A放大后，流经整流采样电路，由电阻R12限流后经二极管D3整流，再由电容C8和电阻R13充放电，流向过压回差电路。此时，当比较器U2B的反相输入端V-的电压超过比较器U2B正相输入端预设的高的电压V+时，比较器U2B的输出端输出低电平，三极管Ql因二极管Dl的钳位而导通，使三极管Ql的发射极Ctrl点的电位被拉低，继电器K的线圈通电，继电器K的常闭触点断开，即可断开LED驱动电源的供电电源，从而保护了 LED驱动电源。当比较器U2B的反相输入端V-的电压低于比较器U2B正相输入端预设的低的电压V+时，比较器U2B的输出端输出高电平，三极管Ql因二极管Dl的截止而截止，使三极管Ql的发射极Ctrl点的电位被拉高，继电器K的线圈断电，继电器K的常闭触点闭合，LED驱动电源重新上电，LED驱动电源重新恢复工作。比较器U2B的正相输入端预设的高的电压V+称为高门限电压，比较器U2B的正相输入端预设的低的电压V+称为低门限电压，两者之差为过压回差，回差值由电阻R14、电阻R16和稳压管Z2决定。

Claims (9)

1.一种LED驱动电源输入过压保护电路，其特征在于:包括交流输入电压、电源电路、交流隔离检测电路、信号放大电路、整流采样电路、过压回差电路和控制电路，所述电源电路将交流输入电压转换成第一直流电压分别输出给信号放大电路、过压回差电路和控制电路供电；所述交流隔离检测电路将接收到的交流输入电压转换成低电压传递给信号放大电路；所述信号放大电路将低电压信号进行放大后输出给整流采样电路；所述整流采样电路将经信号放大电路放大后的电压信号进行整流后输出给过压回差电路；所述过压回差电路将经整流采样电路整流后的第二直流电压与预设的电压值进行比较，输出电平信号给控制电路；所述控制电路根据过压回差电路输出的电平信号控制LED驱动电源的上电、断电。

2.根据权利要求1所述的LED驱动电源输入过压保护电路，其特征在于:所述交流隔离检测电路包括电压互感器PTl以及电阻，其中，电阻R7 —端连接电压互感器PTl的第一输入端，另一端连接交流输入的L端，电压互感器PTl的第二输入端连接交流输入的N端，电阻R8串联在电压互感器PTl的两个输出端之间，电阻RlO—端连接电阻R8的一端、电压互感器PTl的第一输出端，电阻RlO另一端连接电阻R9的一端、地，电阻R9的另一端连接电阻R8的另一端、电压互感器PTl的第二输出端，电压互感器PTl的第一输出端连接信号放大电路的输入端。

3.根据权利要求1所述的LED驱动电源输入过压保护电路，其特征在于:所述信号放大电路包括运放U2A以及电阻，电阻Rll —端连接运放U2A的正相输入端，另一端连接交流隔离检测电路的输出端，电阻R19 —端连接运放U2A的输出端，另一端连接运放U2A的反相输入端、电阻R18 —端，电阻R18另一端接地，运放U2A的输出端连接整流采样电路的输入端。

4.根据权利要求1所述的LED驱动电源输入过压保护电路，其特征在于:所述整流采样电路包括限流电阻R12、整流二极管D4，以及由电阻R13和电容CS组成的充放电电路，所述限流电阻R12与整流二极管D4串联在信号放大电路的输出端与过压回差电路的输入端之间，所述电阻R13与电容CS并联在整流二极管D4的负极与地之间。

5.根据权利要求1所述的LED驱动电源输入过压保护电路，其特征在于:所述过压回差电路包括比较器U2B以及电阻、稳压管，电阻R15 —端连接比较器U2B的反相输入端，另一端连接整流采样电路的输出端，电阻R14—端连接基准电压电路的输出端，另一端连接比较器U2B的同相输入端、电阻R16—端，电阻R16的另一端连接稳压管Z2的负极，稳压管Z2的正极接地，电阻R17的一端连接比较器U2B的输出端，电阻R17的另一端连接控制电路的输入端、稳压管Z2的负极。

6.根据权利要求5所述的LED驱动电源输入过压保护电路，其特征在于:所述基准电压电路包括三端稳压器及电阻，电阻R1、电阻R2和电阻R3依次串联在供电电压VCC与地之间，三端稳压器的输入端连接在电阻Rl与电阻R2之间，三端稳压器的输出端连接在电阻R2与电阻R3之间，三端稳压器的接地端接地。

7.根据权利要求1所述的LED驱动电源输入过压保护电路，其特征在于:所述控制电路包括三极管Q1、二极管D1、D3、继电器K以及电阻，二极管Dl的负极连接过压回差电路的输出端，二极管Dl的正极连接电阻R5的一端、电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接供电电压VCC，电阻R5的另一端连接三极管Ql的基极，三极管Ql的集电极接地，三极管Ql的发射极连接继电器K的线圈的一端，继电器K的线圈的另一端连接供电电压VCC，二极管D3并联在继电器K的线圈两端，继电器K的常闭触点一端连接交流输入的L端，另一端连接LED驱动电源的第I脚。

8.根据权利要求1所述的LED驱动电源输入过压保护电路，其特征在于:所述电源电路包括AC-DC电源模块，AC-DC电源模块的第一、二、三输入端分别连接交流输入的L端、N端、EARTH端，交流输入的L端与AC-DC电源模块的第一输入端之间串联有保险丝Fl。

9.根据权利要求8所述的LED驱动电源输入过压保护电路，其特征在于:所述电源电路还包括一个抗干扰滤波电路，该抗干扰滤波电路的输出端与AC-DC电源模块的第一、二输入端连接，该抗干扰滤波电路的输入端与保险丝Fl —端 、交流输入的N端连接。