CN103260314A - 短路保护电路以及具有短路保护电路的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种短路保护电路，用于对一电子装置的LED模组发生短路时进行保护，该短路保护电路包括控制单元、反馈模块、比较模块以及触发模块。该反馈模块连接于LED模组的正极输入端以及地之间，用于侦测LED模组的正极输入端的电压而产生一反馈电压。该比较模块与该反馈模块连接，用于将该反馈电压与一参考电压Vref比较并在比较该反馈电压小于该参考电压Vref时产生第一比较信号。该触发模块与该比较模块以及该控制单元的触发端连接，用于在接收到该比较模块输出的第一比较信号时，产生一关闭触发信号至该控制单元的触发端，触发该控制单元控制该LED模组不工作。本发明还提供一种电子装置。本发明的电子装置及短路保护电路，能在LED模组短路时提供保护。

Description

短路保护电路以及具有短路保护电路的电子装置
技术领域
本发明涉及一种保护电路，特别涉及一种短路保护电路及具有短路保护电路的电子装置。
背景技术
目前使用LED(发光二极管，light-emitting diode)作为背光模组的电子装置越来越多。目前的LED背光模组，通常通过控制芯片(IC)控制LED串的导通或截止，电源提供的电流分流后分别提供给控制芯片以及LED。目前，当LED串两端短路时，即输出短路时，容易造成IC的损坏。然而，现在电路并没有针对该LED串短路时设置保护。
发明内容
本发明提供一种电子装置及短路保护电路，能够在LED模组两端短路时进行有效的保护。
一种电子装置，包括电源、LED模组以及短路保护电路，该短路保护电路包括控制单元，该LED模组包括正极输入端以及受控端，该电源包括输出端，该控制单元包括供电端以及控制端；该电源的输出端与该LED模组的正极输入端以及控制单元的供电端电连接，用于为该LED模组以及控制单元提供电源，该控制单元的控制端与该LED模组的受控端连接，用于控制该LED模组处于工作或不工作状态，其中，该控制单元还包括触发端，短路保护电路还包括反馈模块、比较模块以及触发模块。该反馈模块连接于LED模组的正极输入端以及地之间，用于侦测LED模组的正极输入端的电压而产生一反馈电压。该比较模块与该反馈模块连接，用于将该反馈电压与一参考电压Vref比较并在比较该反馈电压小于该参考电压Vref时产生第一比较信号。该触发模块与该比较模块以及该控制单元的触发端连接，用于在接收到该比较模块输出的第一比较信号时，产生一关闭触发信号至该控制单元的触发端，触发该控制单元控制该LED模组不工作。
其中，该比较模块还在比较该反馈电压大于或等于该参考电压时产生第二比较信号，该触发模块还用于在接收到该比较模块输出的第一比较信号时，产生一开启触发信号，触发该控制单元31控制该LED模组工作。
其中，该反馈模块产生的反馈电压与该LED模组的正极输入端的电压成正比，当LED模组两端的电压短路时，该正极输入端的电压降低，反馈模块产生的反馈电压相应降低而小于该参考电压，该比较模块比较该反馈电压小于该参考电压时产生该第一比较信号，触发模块相应产生一关闭触发信号，而触发该控制单元控制LED模组不工作。
其中，反馈模块包括串联于该LED模组的正极输入端以及地之间的第一电阻以及第二电阻，该第一电阻以及第二电阻的连接节点构成一反馈端，该正极输入端的电压经过该第一电阻以及第二电阻分压后再该反馈端上形成的电压即为该反馈模块产生的反馈电压。
其中，该比较模块包括一运算放大器，该运算放大器包括正相输入端、反相输入端以及输出端，该正相输入端连接该参考电压，该反相输入端与该反馈模块的反馈端连接，该触发模块包括第三电阻、第四电阻以及第二NMOS管。该第三电阻以及第四电阻串联于一电压端以及地之间，该第三电阻与该第四电阻的连接节点与该NMOS管的漏极以及该控制单元的触发端连接，该第二NMOS管的源极接地，栅极与该运算放大器的输出端连接。
一种短路保护电路，用于对一电子装置的LED模组发生短路时进行保护，该短路保护电路包括控制单元，电子装置的LED模组包括正极输入端以及受控端，该控制单元包括控制端；该控制单元的控制端与该LED模组的受控端连接，用于控制该LED模组处于工作或不工作状态，其中，该控制单元还包括触发端，短路保护电路还包括反馈模块、比较模块以及触发模块。该反馈模块连接于LED模组的正极输入端以及地之间，用于侦测LED模组的正极输入端的电压而产生一反馈电压。该比较模块与该反馈模块连接，用于将该反馈电压与一参考电压Vref比较并在比较该反馈电压小于该参考电压Vref时产生第一比较信号。该触发模块与该比较模块以及该控制单元的触发端连接，用于在接收到该比较模块输出的第一比较信号时，产生一关闭触发信号至该控制单元的触发端，触发该控制单元控制该LED模组不工作。
其中，该比较模块还在比较该反馈电压大于或等于该参考电压时产生第二比较信号，该触发模块还用于在接收到该比较模块输出的第一比较信号时，产生一开启触发信号，触发该控制单元31控制该LED模组工作。
其中，该反馈模块产生的反馈电压与该LED模组的正极输入端的电压成正比，当LED模组两端的电压短路时，该正极输入端的电压降低，反馈模块产生的反馈电压相应降低而小于该参考电压，该比较模块比较该反馈电压小于该参考电压时产生该第一比较信号，触发模块相应产生一关闭触发信号，而触发该控制单元控制LED模组不工作。
其中，反馈模块包括串联于该LED模组的正极输入端以及地之间的第一电阻以及第二电阻，该第一电阻以及第二电阻的连接节点构成一反馈端，该正极输入端的电压经过该第一电阻以及第二电阻分压后再该反馈端上形成的电压即为该反馈模块产生的反馈电压。
其中，该比较模块包括一运算放大器，该运算放大器包括正相输入端、反相输入端以及输出端，该正相输入端连接该参考电压，该反相输入端与该反馈模块的反馈端连接，该触发模块包括第三电阻、第四电阻以及第二NMOS管。该第三电阻以及第四电阻串联于一电压端以及地之间，该第三电阻与该第四电阻的连接节点与该NMOS管的漏极以及该控制单元的触发端连接，该第二NMOS管的源极接地，栅极与该运算放大器的输出端连接。
本发明的电子装置及短路保护电路，能够在LED模组两端短路时进行有效的保护，防止控制单元的损坏。
附图说明
图1是具有短路保护电路的电子装置的模块架构图。
图2是图1所示的具有短路保护电路的电子装置的具体电路图。
具体实施方式
请参阅图1，为本发明具有短路保护电路的电子装置100(以下称为电子装置100)的模块架构图。该电子装置100包括电源10、LED模组20、短路保护电路30。
该LED模组20包括正极输入端201以及受控端202，该控制单元31包括供电端ISEN、控制端CP以及触发端ULVO。
该电源10包括输出端Vin，该电源10的输出端Vin与该LED模组20的正极输入端201以及控制单元31的供电端ISEN电连接，该电源10用于为LED模组20以及控制单元31供电。其中，该电源10可为电池或电源适配器等。
该短路保护电路30包括控制单元31、反馈模块32、比较模块33以及触发模块34。其中，该控制单元31的控制端CP与该LED模组20的受控端202连接，该控制单元31用于控制LED模组20工作或不工作。
该反馈模块32连接于LED模组20的正极输入端201以及地之间，用于侦测LED模组20的正极输入端201的电压而产生一反馈电压。
该比较模块33与该反馈模块32以及该触发模块34连接，用于将该反馈电压与一参考电压Vref比较并在比较该反馈电压小于该参考电压Vref时产生第一比较信号。
该触发模块34还与该控制单元31的触发端ULVO连接，用于在接收到该比较模块33输出的第一比较信号时，产生一关闭触发信号至该控制单元31的触发端，触发该控制单元31控制该LED模组不工作。
其中，该比较模块33还在比较该反馈电压大于或等于该参考电压Vref时产生第二比较信号。该触发模块34用于在接收到该比较模块33输出的第一比较信号时，产生一开启触发信号，触发该控制单元31控制该LED模组工作。
其中，该反馈模块32产生的反馈电压与该LED模组20的正极输入端201的电压成正比。从而，当LED模组20两端的电压短路时，该正极输入端201的电压降低，而使得反馈模块32产生的反馈电压相应降低而小于该参考电压，该比较模块33比较该反馈电压小于该参考电压Vref时产生第一比较信号，触发模块34相应产生一关闭触发信号，而触发该控制单元31控制LED模组不工作。从而，实现了短路保护功能。
在本实施方式中，该电子装置100还包括一电压转换电路40，该电压转换电路40用于将电源10提供的电源电压转换成合适的电压后为LED模组20以及控制单元31等供电。显然，在其他实施方式中，该电压转换电路40可省略，该电源10输出的电压即为合适LED模组20以及控制单元31的电压。在另一实施方式中，该电源10可整合电压转换功能而输出不同的电压。
请参阅图2，为本发明较佳实施方式中的电子装置100的具体电路图。其中，该LED模组20包括多条并联于正极输入端201以及地之间的LED支路21，每一LED支路21包括串联的多个LED灯D1以及一NMOS管Q1。其中，每一LED支路的LED等D1正向连接于该正极输入端201与该NMOS管Q1的漏极之间。该NMOS管的源极接地，栅极构成受控端202。
该反馈模块32包括串联于该LED模组20的正极输入端201以及地之间的第一电阻R1以及第二电阻R2。该第一电阻R1以及第二电阻R2的连接节点构成一反馈端321。该正极输入端201的电压经过该第一电阻以及第二电阻分压后在该反馈端321上形成的电压即为该反馈模块32产生反馈电压。具体的，设LED模组20的正极输入端201的电压为V+，则该反馈电压为R2*V+/(R1+R2)。
该比较模块33包括一运算放大器A1，该运算放大器A1包括正相输入端331、反相输入端332以及输出端333。该正相输入端331与连接该参考电压Vref，该反相输入端332与该反馈模块32的反馈端321连接。
该触发模块34包括第三电阻R3、第四电阻R4以及NMOS管Q2。该第三电阻R3以及第四电阻R4串联于一电压端Vcc以及地之间。该第三电阻R3与该第四电阻R4的连接节点341与该NMOS管Q2的漏极以及该控制单元31的触发端ULVO连接。该NMOS管Q2的源极接地，栅极与该运算放大器A1的输出端333连接。其中，该电压端Vcc可从该电源10获得电压，该电压端Vcc提供的电压为5V。
该控制单元31的控制端CP包括若干控制引脚C1、C2。其中，该些控制引脚C1、C2分别与该LED模组20的该些LED支路21中的NMOS管Q1的栅极一一连接。其中，该控制引脚C1、C2的数量与该LED支路21的数量相等。
在本实施方式中，该参考电压Vref以及第一电阻R1、第二电阻R2的为预先设置，使得当LED模组20工作正常时，该反馈电压大于该参考电压Vref，而当LED模组20短路时，该反馈电压小于该参考电压Vref。
具体的，设该参考电压Vref为0.5V，设第一电阻R1的电阻值为100欧姆，该第二电阻的阻值为10欧姆。
一般，当LED模组20工作正常时，该正极输入端201的电压V+高于40V(伏特)，而当LED模组20两端短路时，该正极输入端201的电压V+低于4V。从而，当LED模组20工作正常时，该反馈电压为R2*V+/(R1+R2)＝V+/11，显然，由于此时正极输入端201的电压V+高于40V，从而此时反馈电压高于4/11而大于0.5V，即大于该参考电压Vref。而当LED模组20两端短路时，由于此时正极输入端201的电压V+小于4V，从而该反馈电压为V+/11小于4/11而小于0.5V，即小于该参考电压Vref。
在本实施方式中，该第一比较信号为高电平信号，该第二比较信号为低电平信号。该关闭触发信号为低电平信号，该开启触发信号为高电平信号。
该当LED模组20两端短路时，该反馈电压小于该参考电压Vref，该运算放大器A1比较该反馈电压小于该参考电压Vref时，通过输出端333输出高电平信号至NMOS管Q2的栅极。从而，该NMOS管Q2导通，该控制单元31的触发端ULVO通过该导通的NMOS管Q2接地而获得低电平信号。从而，该控制单元31在该触发端ULVO接收到该低电平的关闭触发信号时，控制LED模组20截止而停止工作。具体的，该控制单元31通过控制引脚C1、C2产生低电平信号至该LED模组20的该些LED支路21中的NMOS管Q1的栅极而控制该该些LED支路21中的NMOS管Q1截止，从而LED模组20处于不工作状态。
而当LED模组20工作正常时，该反馈电压大于该参考电压Vref，该运算放大器A1比较该反馈电压大于该参考电压Vref时，通过输出端333输出低电平信号至NMOS管Q2的栅极。从而，该NMOS管Q2截止，该控制单元31的触发端ULVO通过该第三电阻R3与电压端Vcc电连接而获得高电平信号的开启触发信号。从而，该控制单元31在该触发端ULVO接收到该高电平的开启触发信号时，控制LED模组20导通而工作。具体的，该控制单元31通过控制引脚C1、C2产生高电平信号至该LED模组20的该些LED支路21中的NMOS管Q1的栅极而控制该些LED支路21中的NMOS管Q1导通，从而LED模组20处于工作状态。在其他实施方式中，该控制单元31控制LED模组20导通而工作为输出脉冲信号至该些LED支路21中的NMOS管Q1的栅极而控制该些LED支路21中的NMOS管Q1交替导通截止，而使得LED支路21处于开关电源式的工作模式下。
从而，当LED模组20两端短路时，通过本发明的短路保护电路30，可将LED模组20的电路路径截断进行快速的保护。
其中，该电压转换电路40包括一变压线圈L1，该变压线圈L1将该电源10输出的电压转换为合适的电压后提供给LED模组20。其中，如图2所示，该电子装置100还包括二极管D2，该二极管D2连接于该变压线圈L1以及该正极输入端V+之间，用于防止反向电流。
其中，该LED模组20的每一LED支路21还包括连接于NMOS管Q1以及地之间的电阻R。该控制单元10还包括若干信号引脚S1～S2，该些LED支路21的电阻R远离地的端还均与该控制单元10的该些信号引脚S1～S2一一连接。其中，该控制单元10的该些信号端S1～S2与该LED支路21的数量相等。显然，根据该LED支路21的数量的变化，该控制单元10的该些信号引脚S1～S2的数量也相应变化。
其中，在本实施方式中，该控制单元10还包括一反馈引脚FB，该反馈引脚FB与该反馈模块32的反馈端321连接，该控制单元10用于根据该反馈引脚FB所接收的该反馈模块32产生的反馈电压，而控制输出至该LED模组20的电压。
具体的，该控制单元10还包括一门引脚Gate，该短路保护电路30还包括一NMOS管Q3，该NMOS管Q3的漏极与该电压端电连接，源极接地，栅极与该门引脚Gate连接。该控制单元10用于通过门引脚Gate输出脉宽调制(PWM)信号控制该NMOS管Q3导通或截止，而使得该电源10的输出端Vin转换为开关电源信号而为LED模组20供电。该控制单元10根据反馈引脚FB接收的反馈电压而控制门引脚Gate输出的脉宽调制信号的占空比，从而改变该开关电源信号的大小，即改变输出至LED模组20的电压。
其中，本发明的NMOS管Q1、Q2、Q3可为NPN三极管代替。显然，在其他实施方式中，该NMOS管Q1、Q2、Q3也可为PMOS管或PNP三极管。其中，本发明的短路保护电路30还包括其他元器件，由于与本发明改进无关，故未加阐述。
以上具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子装置，包括电源、LED模组以及短路保护电路，该短路保护电路包括控制单元，该LED模组包括正极输入端以及受控端，该电源包括输出端，该控制单元包括供电端以及控制端；该电源的输出端与该LED模组的正极输入端以及控制单元的供电端电连接，用于为该LED模组以及控制单元提供电源，该控制单元的控制端与该LED模组的受控端连接，用于控制该LED模组处于工作或不工作状态，其特征在于，该控制单元还包括触发端，短路保护电路还包括：
反馈模块，连接于LED模组的正极输入端以及地之间，用于侦测LED模组的正极输入端的电压而产生一反馈电压；
比较模块与该反馈模块连接，用于将该反馈电压与一参考电压Vref比较并在比较该反馈电压小于该参考电压Vref时产生第一比较信号；以及
触发模块，与该比较模块以及该控制单元的触发端连接，用于在接收到该比较模块输出的第一比较信号时，产生一关闭触发信号至该控制单元的触发端，触发该控制单元控制该LED模组不工作。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该比较模块还在比较该反馈电压大于或等于该参考电压时产生第二比较信号，该触发模块还用于在接收到该比较模块输出的第一比较信号时，产生一开启触发信号，触发该控制单元控制该LED模组工作。
3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该反馈模块产生的反馈电压与该LED模组的正极输入端的电压成正比，当LED模组两端的电压短路时，该正极输入端的电压降低，反馈模块产生的反馈电压相应降低而小于该参考电压，该比较模块比较该反馈电压小于该参考电压时产生该第一比较信号，触发模块相应产生一关闭触发信号，而触发该控制单元控制LED模组不工作。
4.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于，反馈模块包括串联于该LED模组的正极输入端以及地之间的第一电阻以及第二电阻，该第一电阻以及第二电阻的连接节点构成一反馈端，该正极输入端的电压经过该第一电阻以及第二电阻分压后再该反馈端上形成的电压即为该反馈模块产生的反馈电压。
5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，该比较模块包括一运算放大器，该运算放大器包括正相输入端、反相输入端以及输出端，该正相输入端连接该参考电压，该反相输入端与该反馈模块的反馈端连接，该触发模块包括第三电阻、第四电阻以及第二NMOS管；该第三电阻以及第四电阻串联于一电压端以及地之间，该第三电阻与该第四电阻的连接节点与该NMOS管的漏极以及该控制单元的触发端连接，该第二NMOS管的源极接地，栅极与该运算放大器的输出端连接。
6.一种短路保护电路，用于对一电子装置的LED模组发生短路时进行保护，该短路保护电路包括控制单元，电子装置的LED模组包括正极输入端以及受控端，该控制单元包括控制端；该控制单元的控制端与该LED模组的受控端连接，用于控制该LED模组处于工作或不工作状态，其特征在于，该控制单元还包括触发端，短路保护电路还包括：
反馈模块，连接于LED模组的正极输入端以及地之间，用于侦测LED模组的正极输入端的电压而产生一反馈电压；
比较模块与该反馈模块连接，用于将该反馈电压与一参考电压Vref比较并在比较该反馈电压小于该参考电压Vref时产生第一比较信号；以及
触发模块，与该比较模块以及该控制单元的触发端连接，用于在接收到该比较模块输出的第一比较信号时，产生一关闭触发信号至该控制单元的触发端，触发该控制单元控制该LED模组不工作。
7.如权利要求6所述的短路保护电路，其特征在于，该比较模块还在比较该反馈电压大于或等于该参考电压时产生第二比较信号，该触发模块还用于在接收到该比较模块输出的第一比较信号时，产生一开启触发信号，触发该控制单元31控制该LED模组工作。
8.如权利要求7所述的短路保护电路，其特征在于，该反馈模块产生的反馈电压与该LED模组的正极输入端的电压成正比，当LED模组两端的电压短路时，该正极输入端的电压降低，反馈模块产生的反馈电压相应降低而小于该参考电压，该比较模块比较该反馈电压小于该参考电压时产生该第一比较信号，触发模块相应产生一关闭触发信号，而触发该控制单元控制LED模组不工作。
9.如权利要求8所述的短路保护电路，其特征在于，反馈模块包括串联于该LED模组的正极输入端以及地之间的第一电阻以及第二电阻，该第一电阻以及第二电阻的连接节点构成一反馈端，该正极输入端的电压经过该第一电阻以及第二电阻分压后再该反馈端上形成的电压即为该反馈模块产生的反馈电压。
10.如权利要求9所述的短路保护电路，其特征在于，该比较模块包括一运算放大器，该运算放大器包括正相输入端、反相输入端以及输出端，该正相输入端连接该参考电压，该反相输入端与该反馈模块的反馈端连接，该触发模块包括第三电阻、第四电阻以及第二NMOS管；该第三电阻以及第四电阻串联于一电压端以及地之间，该第三电阻与该第四电阻的连接节点与该NMOS管的漏极以及该控制单元的触发端连接，该第二NMOS管的源极接地，栅极与该运算放大器的输出端连接。
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