CN103281834A - 一种应用在交流led驱动系统中的过压保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用在交流LED驱动系统中的过压保护电路，其包括电阻R1、R2，电压设定模块，斜波电压模块，参考电压产生模块，恒流控制模块；在工作时，当电压设定模块和斜波电压模块通过分压电路检测到灯具中的LED模块的电压大于保护电压时，电压设定模块、斜波电压模块均会产生相应的信号并通过加法器与参考电压产生的参考电压进行选择组合后，输入至恒流控制模块，由恒流控制模块控制流过灯具中的LED的电流降低，使灯具中的LED模块的电压降低，本发明只使用较少的分立元器件，所以本发明电路结构较为简单，电路稳定可靠；而且，本发明的电压设定模块还用于设定关断电压，实现逐级过压保护的功能。

Description

一种应用在交流LED驱动系统中的过压保护电路
技术领域
本发明涉及LED驱动系统技术领域，尤其涉及一种应用在交流LED驱动系统中的过压保护电路。
背景技术
LED（Light Emitting Diode，发光二极管）是采用半导体材料作为电－光转换介质的新一代光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，将在不久替代节能灯成为主流照明。随着全球白炽灯禁产禁销政策依序落实，LED照明灯具将面对取代白炽灯的机遇，市场规模高达数千亿。
一般应用在LED照明灯具中的交流LED驱动系统，通常设置有过压保护电路，以对灯具中的LED模块的电压进行过压保护。但是，现有应用在LED照明灯具中的交流LED驱动系统，其过压保护电路大多是使用很多的分立元器件组成，电路结构较为复杂，不够稳定可靠，而且不能实现逐级过压保护的功能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种电路结构较为简单、稳定可靠的应用在交流LED驱动系统中的过压保护电路。
为了实现上述目的，本发明提供一种应用在交流LED驱动系统中的过压保护电路，其包括电阻R1、R2，电压设定模块，斜波电压模块，参考电压产生模块，恒流控制模块；电阻R1与电阻R2组成分压电路，用于检测灯具中的LED模块的电压；电压设定模块用于设定需要的保护电压，斜波电压模块用于对分压电路得到的电压进行重新校正，参考电压产生模块用于产生一个固定的参考电压，恒流控制模块用于控制流过灯具中的LED模块的电流为恒流；电阻R1的一端与电源连接，电阻R1的另一端与电压设定模块的输入端、斜波电压模块的输入端、电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地；电压设定模块的第一输出端、斜波电压模块的输出端和参考电压产生模块的输出端通过加法器与恒流控制模块的输入端连接；当电压设定模块和斜波电压模块通过分压电路检测到灯具中的LED模块的电压大于保护电压时，电压设定模块、斜波电压模块均会产生相应的信号并通过加法器与参考电压产生的参考电压进行选择组合后，输入至恒流控制模块，由恒流控制模块控制流过灯具中的LED模块的电流降低，使灯具中的LED模块的电压降低。
较佳地，所述恒流控制模块包括运算放大器U1、MOS管Q1、电阻Rs，运算放大器U1的同相输入端为所述恒流控制模块的输入端，运算放大器U1的输出端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极与灯具中的LED模块连接，MOS管Q1的源极、运算放大器U1的反相输入端均与电阻Rs的一端连接，电阻Rs的另一端接地。
较佳地，所述电压设定模块还用于设定关断电压，关断电压大于保护电压，电压设定模块的第二输出端与运算放大器U1的使能端连接，当电压设定模块通过分压电路检测到灯具中的LED模块的电压大于关断电压时，电压设定模块的第二输出端产生一个使能信号至运算放大器U1的使能端，使所述恒流控制模块关闭。
较佳地，所述电阻R2的两端并联有电容C1。
本发明有益效果在于：本发明应用在交流LED驱动系统中的过压保护电路，在工作时，当灯具中的LED模块的电压小于或等于保护电压时，恒流控制模块按照正常设定驱动灯具中的LED模块；当电压设定模块和斜波电压模块通过分压电路检测到灯具中的LED模块的电压大于保护电压时，电压设定模块、斜波电压模块均会产生相应的信号并通过加法器与参考电压产生的参考电压进行选择组合后，输入至恒流控制模块，由恒流控制模块控制流过灯具中的LED的电流降低，使灯具中的LED模块的电压降低，本发明只使用较少的分立元器件，所以本发明电路结构较为简单，电路稳定可靠。
而且，本发明的电压设定模块还用于设定关断电压，当电压设定模块通过分压电路检测到灯具中的LED模块的电压大于关断电压时，电压设定模块可以控制恒流控制模块关闭，从而实现逐级过压保护的功能。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
图2为本发明的斜波电压模块的输出端电压与分压电压的变化曲线示意图。
图3为本发明的运算放大器U1的同相输入端的电压与分压电压的变化曲线示意图。
图4为本发明的流过灯具中的LED模块的电流与分压电压的变化曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
请参考图1，本发明应用在交流LED驱动系统中的过压保护电路，其包括电阻R1、R2，电压设定模块1，斜波电压模块2，参考电压产生模块3，恒流控制模块4；电阻R1与电阻R2组成分压电路，用于检测灯具中的LED模块5的电压，电阻R1与电阻R2之间的分压点的电压为分压电压（即Vb）；电压设定模块1用于设定需要的保护电压；斜波电压模块2用于对分压电路得到的电压进行重新校正，得到的输出端电压（V）与分压电压有较好的负相关性（如图2所示）；参考电压产生模块3用于产生一个固定的参考电压（Vref），恒流控制模块4用于控制流过灯具中的LED模块5的电流为恒流；电阻R1的一端与电源（Vcc）连接，电阻R1的另一端与电压设定模块1的输入端、斜波电压模块2的输入端、电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地（GND）；电压设定模块1的第一输出端、斜波电压模块2的输出端和参考电压产生模块3的输出端通过加法器6与恒流控制模块4的输入端连接；当电压设定模块1和斜波电压模块2通过分压电路检测到灯具中的LED模块5的电压大于保护电压时，电压设定模块1、斜波电压模块2均会产生相应的信号并通过加法器6与参考电压产生的参考电压进行选择组合后，得出理想的电源保护曲线，然后输入至恒流控制模块4，由恒流控制模块4控制流过灯具中的LED模块5的电流降低，而灯具中的LED模块5的电阻不变，因此使灯具中的LED模块5的电压降低。
作为优选的，所述恒流控制模块4包括运算放大器U1、MOS管Q1、电阻Rs，运算放大器U1的同相输入端为所述恒流控制模块4的输入端，运算放大器U1的输出端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极与灯具中的LED模块5连接，MOS管Q1的源极、运算放大器U1的反相输入端均与电阻Rs的一端连接，电阻Rs的另一端接地，假设运算放大器U1的同相输入端的电压为Vp，则流过灯具中的LED模块5的电流为Vp/Rs，假设保护电压为V1，则Vp与V1的变化关系如图3所示。
进一步，所述电压设定模块1还用于设定关断电压，关断电压大于保护电压，电压设定模块1的第二输出端与运算放大器U1的使能端连接，当电压设定模块1通过分压电路检测到灯具中的LED模块5的电压大于关断电压时，电压设定模块1的第二输出端产生一个使能信号至运算放大器U1的使能端（EN），使所述恒流控制模块4关闭。
进一步，电阻R2的两端还可以并联有电容C1，电容C1具有滤波等作用。
其中，所述灯具中的LED模块5可以为一个或多个LED组成，如本实施例中灯具中的LED模块5是由多个LED按照负极接正极的方式依次串联组成，该多个LED串联后的正极端接电源（Vcc）、负极端接MOS管Q1的漏极，因此，通过检测电阻R1与电阻R2组成分压电路的分压电压，即可检测到灯具中的LED模块5的电压。
其中，本发明的电压设定模块1可通过两个比较器实现保护电压和关断电压的设定，例如：两个比较器的同相输入端均与分压电路的分压点连接，而两个比较器的反相输入端则输入固定参考电压，输入实现保护电压的参考电压的比较器的输出端为第一输出端，输入实现关断电压的参考电压的比较器的输出端为第二输出端。
本发明的工作原理：如图4所示，假设流过灯具中的LED模块5的电流为I、电压设定模块1设定保护电压为V1、关断电压为V2，在工作时，当Vb小于或等于V1（即灯具中的LED模块5的电压小于或等于V1）时，恒流控制模块4按照正常设定驱动灯具中的LED模块5，电流I不变；当Vb超过V1（即灯具中的LED模块5的电压超过V1）后，电流I随灯具中的LED模块5的电压升高而降低；当Vb超过V2（即灯具中的LED模块5的电压超过V2）后，恒流控制模块4关闭，使灯具关闭，从而使电路实现了双重保护的功能，即实现逐级过压保护的功能。其中，本发明除了电阻R1、R2等为分立元器件外，其它模块或电路单元均可通过集成电路实现，从而使本发明的电路结构简单、稳定可靠。
因此，本发明应用在交流LED驱动系统中的过压保护电路，通过分压电路对电源进行分压得到与灯具中的LED模块5的电压即时曲线关系，如本实施例中的分压电压Vb=Vcc*（R2/（R1+R2）），并选取合适的电阻比例和V1、V2值即可实现想要的电源保护曲线。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种应用在交流LED驱动系统中的过压保护电路，其特征在于：包括电阻R1、R2，电压设定模块，斜波电压模块，参考电压产生模块，恒流控制模块；电阻R1与电阻R2组成分压电路，用于检测灯具中的LED模块的电压；电压设定模块用于设定需要的保护电压，斜波电压模块用于对分压电路得到的电压进行重新校正，参考电压产生模块用于产生一个固定的参考电压，恒流控制模块用于控制流过灯具中的LED模块的电流为恒流；电阻R1的一端与电源连接，电阻R1的另一端与电压设定模块的输入端、斜波电压模块的输入端、电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地；电压设定模块的第一输出端、斜波电压模块的输出端和参考电压产生模块的输出端通过加法器与恒流控制模块的输入端连接；当电压设定模块和斜波电压模块通过分压电路检测到灯具中的LED模块的电压大于保护电压时，电压设定模块、斜波电压模块均会产生相应的信号并通过加法器与参考电压产生的参考电压进行选择组合后，输入至恒流控制模块，由恒流控制模块控制流过灯具中的LED模块的电流降低，使灯具中的LED模块的电压降低。
2.根据权利要求1所述的应用在交流LED驱动系统中的过压保护电路，其特征在于：所述恒流控制模块包括运算放大器U1、MOS管Q1、电阻Rs，运算放大器U1的同相输入端为所述恒流控制模块的输入端，运算放大器U1的输出端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极与灯具中的LED模块连接，MOS管Q1的源极、运算放大器U1的反相输入端均与电阻Rs的一端连接，电阻Rs的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的应用在交流LED驱动系统中的过压保护电路，其特征在于：所述电压设定模块还用于设定关断电压，关断电压大于保护电压，电压设定模块的第二输出端与运算放大器U1的使能端连接，当电压设定模块通过分压电路检测到灯具中的LED模块的电压大于关断电压时，电压设定模块的第二输出端产生一个使能信号至运算放大器U1的使能端，使所述恒流控制模块关闭。
4.根据权利要求1－3任意一项所述的应用在交流LED驱动系统中的过压保护电路，其特征在于：所述电阻R2的两端并联有电容C1。
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