CN103281835B - 一种应用在交流led驱动系统中的led过温保护电路 - 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LED过温保护电路，其包括分压电阻R1、热敏电阻NTC、温度设定模块、斜波电压模块、参考电压产生模块、恒流控制模块；在工作时，当温度设定模块和斜波电压模块通过热敏电阻NTC检测到灯具中的LED的温度大于保护温度时，温度设定模块、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，当电流降低到一定值使灯具中的LED发热与散热相等后出现平衡而不至于关闭灯具，即可避免出现开关循环问题，而且使灯具中的LED得到及时降温，不会影响LED寿命。
Description
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LED过温保护电路。
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。
现有应用在LED照明灯具中的交流LED驱动系统，当灯具中的LED（又称，LED灯珠）发热导致温度过高时，其过温保护的方式一般是直接关闭电源，等LED温度降低后再恢复。而一般LED的额定电流与温度的关系是：如图1所示，温度越高，LED的额定电流越小；所以，如果使用上述的过温保护方式，例如：用正常30mA电流去驱动LED，80℃时发生保护，那么80℃之前电流都是30mA，明显超出LED的额定电流，影响LED的寿命。另外，如果散热不好，上述保护方式可能会出现开关循环工作问题（温度高后关闭，关闭后温度下降又打开），系统不稳定，造成灯光闪烁。
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不会影响LED寿命、可避免出现开关循环问题的应用在交流LED驱动系统中的LED过温保护电路。
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LED过温保护电路，包括分压电阻R1、热敏电阻NTC、温度设定模块、斜波电压模块、参考电压产生模块、恒流控制模块；热敏电阻NTC放置于灯具中的LED附近，用于检测灯具中的LED的温度；温度设定模块用于设定需要的保护温度，斜波电压模块用于对热敏电阻NTC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的电流为恒流；分压电阻R1的一端与第一电源连接，分压电阻R1的另一端与热敏电阻NTC的一端、温度设定模块的输入端、斜波电压模块的输入端连接，热敏电阻NTC的另一端接地；温度设定模块的输出端、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；当温度设定模块和斜波电压模块通过热敏电阻NTC检测到灯具中的LED的温度大于保护温度时，温度设定模块、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的温度降低。
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，所述温度设定模块还用于设定关断温度，关断温度大于保护温度，当温度设定模块通过热敏电阻NTC检测到灯具中的LED的温度大于关断温度时，温度设定模块会产生一个关断信号至运算放大器U1，使所述恒流控制模块关闭。
本发明有益效果在于：本发明应用在交流LED驱动系统中的LED过温保护电路，在工作时，当灯具中的LED的温度小于或等于保护温度时，恒流控制模块按照正常设定驱动灯具中的LED；当温度设定模块和斜波电压模块通过热敏电阻NTC检测到灯具中的LED的温度大于保护温度时，温度设定模块、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的温度降低，从而使灯具中的LED的温度与电流之间存在负反馈，如果灯具的散热不佳，当电流降低到一定值使灯具中的LED发热与散热相等后出现平衡而不至于关闭灯具，即可避免出现开关循环问题而影响系统稳定；而且使灯具中的LED得到及时降温，不会影响LED寿命。
附图说明
图1为LED的额定电流与温度的变化曲线示意图。
图2为本发明的电路原理图。
图3为本发明的斜波电压模块的电压与温度的变化曲线示意图。
图4为本发明的运算放大器U1的同相输入端的电压与灯具中的LED温度的变化曲线示意图。
图5为本发明的流过灯具中的LED的电流与其温度的变化曲线示意图。
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2，本发明应用在交流LED驱动系统中的LED过温保护电路，包括分压电阻R1、热敏电阻NTC、温度设定模块1、斜波电压模块2、参考电压产生模块3、恒流控制模块4；热敏电阻NTC放置于灯具中的LED5附近，用于检测灯具中的LED5的温度；温度设定模块1用于设定需要的保护温度；斜波电压模块2用于对热敏电阻NTC的电压进行重新校正，得到的电压（V）与温度（T）有较好的负相关性（如图3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LED5的电流为恒流；分压电阻R1的一端与第一电源（VDD）连接，分压电阻R1的另一端与热敏电阻NTC的一端、温度设定模块1的输入端、斜波电压模块2的输入端连接，热敏电阻NTC的另一端接地（GND）；温度设定模块1的输出端、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；当温度设定模块1和斜波电压模块2通过热敏电阻NTC检测到灯具中的LED5的温度大于保护温度时，温度设定模块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，得出灯具中的LED5的额定电流与温度关系的曲线的电压波形，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LED5的电流降低，因此，结合灯具本身的散热，就可以使灯具中的LED5的温度降低，而不至于关闭灯具。
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LED5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LED5的电流为Vp/Rs，假设保护温度为T1、关断温度为T2，则Vp与T1、T2的变化关系如图4所示。
进一步，所述温度设定模块1还用于设定关断温度，关断温度大于保护温度，当温度设定模块1通过热敏电阻NTC检测到灯具中的LED5的温度大于关断温度时，温度设定模块1会产生一个关断信号至运算放大器U1，使所述恒流控制模块4关闭。
其中，所述灯具中的LED5可以为一个或多个LED组成，如本实施例中灯具中的LED5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串联后的正极端接第二电源（Vcc）、负极端接MOS管Q1的漏极。
其中，本发明的温度设定模块1可通过两个比较器实现保护温度和关断温度的设定，例如：两个比较器的同相输入端均与热敏电阻NTC的一端（即分压电阻R1与热敏电阻NTC之间的分压点）连接，而两个比较器的反相输入端则输入固定参考电压，由温度设定模块1根据检测到的保护温度和关断温度而控制输出相应的信号给运算放大器U1。
本发明的工作原理：如图5所示，假设流过灯具中的LED5的电流为I、温度设定模块1设定保护温度为T1、关断温度为T2，在工作时，当灯具中的LED5温度小于或等于T1时，恒流控制模块4按照正常设定驱动灯具中的LED5，电流I不变；当温度超过T1后，电流I随温度升高而降低；这样的好处在于：温度与电流之间存在负反馈，如果散热不佳，当电流降低到一定值使芯片发热与散热相等后出现平衡而不至于关闭灯具，避免出现开关循环问题，也不会灯光闪烁，不会影响LED的寿命。假设存在异常情况使芯片温度一直升高，达到T2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。
因此，本发明应用在交流LED驱动系统中的LED过温保护电路，通过温度设定模块1设定合适的保护温度T1、关断温度T2，并通过斜波电压模块2设定合适的电压斜率，即可得到合适的灯具中的LED5的驱动电流。
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 (2)
1.一种应用在交流LED驱动系统中的LED过温保护电路，其特征在于：包括分压电阻R1、热敏电阻NTC、温度设定模块、斜波电压模块、参考电压产生模块、恒流控制模块；热敏电阻NTC放置于灯具中的LED附近，用于检测灯具中的LED的温度；温度设定模块用于设定需要的保护温度，斜波电压模块用于对热敏电阻NTC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的电流为恒流；分压电阻R1的一端与第一电源连接，分压电阻R1的另一端与热敏电阻NTC的一端、温度设定模块的输入端、斜波电压模块的输入端连接，热敏电阻NTC的另一端接地；温度设定模块的输出端、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；当温度设定模块和斜波电压模块通过热敏电阻NTC检测到灯具中的LED的温度大于保护温度时，温度设定模块、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的温度降低；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。
2.根据权利要求1所述的应用在交流LED驱动系统中的LED过温保护电路，其特征在于：所述温度设定模块还用于设定关断温度，关断温度大于保护温度，当温度设定模块通过热敏电阻NTC检测到灯具中的LED的温度大于关断温度时，温度设定模块会产生一个关断信号至运算放大器U1，使所述恒流控制模块关闭。
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