CN103826363B - 用于led照明器的热插拔保护电路 - Google Patents

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Abstract

用于LED照明器的热插拔保护电路，包括电流源、滤波电容和LED灯串，电流源的正极分别与滤波电容的一端、LED灯串的阳极连接，电流源的负极、滤波电容的另一端均接地，热插拔保护电路还包括功率管M1、电流检测单元、状态锁存器和复位单元，LED灯串的阴极同时与功率管M1的漏极连接，功率管M1的源极接电流检测单元，LED灯串、功率管M1的漏极和功率管M1的源极形成导通支路，导通支路上串联电流检测单元，电流检测单元的输出端与状态锁存器的复位端连接，复位单元与状态锁存器的置位端连接，状态锁存器的输出端与功率管M1的栅极连接。本发明有效降低LED灯串热插拔时产生的瞬间尖峰电流、延长LED使用寿命。

Description

用于LED照明器的热插拔保护电路
技术领域
本发明属于LED照明器的驱动装置，涉及一种LED驱动的保护电路。
背景技术
参照图1，传统的LED驱动方案，包括电流源10，滤波电容C1，LED灯串；电流源的输出正端接LED灯串阳极，输出负端接LED灯串阴极，输出正端和负端之间接滤波电容C1；如果LED负载开路，电流源的输出电流为0，输出电压将维持在其最大输出电压，此电压大于LED负载正常工作时的正向导通电压。此时若LED负载突然接入，LED两端的瞬间电压等于电流源的最大输出电压，LED负载的瞬间电流将大大高于安全电流范围；而且由于滤波电容C1的作用，LED灯串电流将维持一段时间，对LED的损伤极大。
现有的LED驱动电路存在的缺陷是：在LED灯串热插拔时产生的瞬间尖峰电流过大，损坏LED。
发明内容
为了克服已有LED驱动电路的在LED灯串热插拔时产生的瞬间尖峰电流过大而损坏LED、使用寿命较短的不足，本发明提供一种有效降低LED灯串热插拔时产生的瞬间尖峰电流、延长LED使用寿命的用于LED照明器的热插拔保护电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于LED照明器的热插拔保护电路，包括电流源、滤波电容和LED灯串，所述电流源的正极分别与所述滤波电容的一端、LED灯串连接，所述电流源的负极、滤波电容的另一端均接地，所述热插拔保护电路还包括功率管M1、电流检测单元、状态锁存器和复位单元，所述LED灯串同时与功率管M1的漏极连接，所述功率管M1的源极接电流检测单元，所述LED灯串、功率管M1的漏极和功率管M1的源极形成导通支路，所述导通支路上串联所述电流检测单元，所述电流检测单元的输出端与所述状态锁存器的复位端连接，所述复位单元与所述状态锁存器的置位端连接，所述状态锁存器的输出端与所述功率管M1的栅极连接，所述复位单元为电压比较器，所述电压比较器的负端与第一给定阈值电压端连接，所述电压比较器的正端与功率管M1的漏极连接，所述电压比较器的输出端与所述状态锁存器的置位端连接；所述电流检测单元包括采样电阻和比较器，所述功率管M1的源极与所述采样电阻连接后接地，所述功率管M1的源极与比较器的负端连接，所述比较器的正端与第二给定阈值电压端连接，所述比较器的输出与所述状态锁存器的复位端连接，所述电流检测单元包括采样功率管M2和电流比较器，所述功率管M1的栅极与所述采样功率管M2的栅极连接，所述功率管M1的源极与从所述采样功率管M2的源极连接，所述电流比较器的正端与给定阈值电流端连接，所述电流比较器的负端与采样功率管M2的漏极连接，所述电流比较器的输出与所述状态锁存器的复位端连接；
进一步：所述复位单元为计时器，所述计时器的输出与所述状态锁存器的置位端连接；所述状态锁存器的输出端与一个运算放大器的使能端连接，所述运算放大器的正端与第三给定阈值电压端连接，所述运算放大器的负端与功率管M1的源极连接。
更进一步，所述功率管M1可以为PMOS管或NMOS管，当功率管为PMOS管时，功率管及其控制电路和LED的位置互换。
更进一步，所述功率管M1为三极管或MOS管，NPN型三极管对应NMOS管，PNP型三极管对应PMOS管。
更进一步，所述采样电阻可以是电阻或与功率管M1成一定比例的MOS管。
本发明的有益效果主要表现在：能够避免原有的LED驱动电路在LED灯串热插拔时产生的瞬间尖峰电流，同时保证LED灯串在电流源工作时热插拔能够被正常点亮。
附图说明
图1是现有LED驱动电路的电路图。
图2是本发明的用于LED照明器的热插拔保护电路的电路图。
图3是一种热插拔保护电路的示意图。
图4是另一种热插拔保护电路的示意图。
图5是另一种热插拔保护电路的示意图。
图6是另一种热插拔保护电路的示意图。
图7是另一种热插拔保护电路的示意图。
图8是另一种热插拔保护电路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图2~图8，一种用于LED照明器的热插拔保护电路，包括电流源10、滤波电容C1和LED灯串，所述电流源10的正极分别与所述滤波电容C1的一端、LED灯串的阳极连接，所述电流源10的负极、滤波电容C1的另一端均接地，所述热插拔保护电路还包括功率管M1、电流检测单元20、状态锁存器和复位单元30，所述LED灯串的阴极同时与开关管M1的漏极连接，所述开关管M1的源极接电流检测单元，所述LED灯串、开关管M1的漏极和开关管M1的源极形成导通支路，所述导通支路上串联所述电流检测单元20，所述电流检测单元20的输出端与所述状态锁存器的复位端连接，所述复位单元30与所述状态锁存器的置位端连接，所述状态锁存器的输出端与所述开关管M1的栅极连接。
本实施例在原有LED驱动电路的基础上，增加了一个功率管M1，电流检测单元20，复位单元30。LED灯串的阴极接功率管M1的漏极，功率管M1的源极接电流检测单元，栅极由电流检测单元和复位单元共同控制，启动时功率管M1默认为导通工作状态。电流检测单元20检测流过功率管M1的电流，当流过开关管M1的电流为0或小于一定值时，认为LED灯串没有接入照明器，即LED灯串开路，电流检测单元20控制功率管M1的栅极为低电平，将功率管M1关闭；当LED灯串接入照明器时，复位单元30控制功率管M1的栅极为高电平，使功率管M1导通。（图2）
进一步，所述复位单元30为电压比较器，所述电压比较器的负端与第一给定阈值电压端连接，所述电压比较器的正端与开关管M1的漏极连接，所述电压比较器的输出端与所述状态锁存器的置位端连接；
所述电流检测单元20包括采样电阻和比较器，所述开关管M1的源极与所述采样电阻连接后接地，所述开关管M1的源极与比较器的负端连接，所述比较器的正端与第二给定阈值电压端连接，所述比较器的输出与所述状态锁存器的复位端连接。
该方案中，复位单元30为一个电压比较器，比较功率管漏极电压和一个设定的阈值电压V1，其输出接一个置位信号优先的状态锁存器的置位端（S）；电流检测单元20为一个电压比较器201和一个电流检测电阻RS，电压比较器201比较电流检测电阻RS上的电压和一个设定的阈值V2，其输出接状态锁存器的复位端（R）；状态锁存器的输出默认为高电平；当比较器201检测到RS上的电压小于V2时，认为LED灯串开路，比较器201输出高电平到状态锁存器的复位端（R），使状态锁存器输出低电平到功率管M1的栅极，将功率管关闭；当电压比较器30检测到功率管M1的漏极电压高于V1时，认为LED灯串接入，比较器30输出高电平到状态锁存器的置位端（S），使状态锁存器输出高电平到功率管M1的栅极，将功率管导通。（图3）
或者是：电流检测单元可以不串联在所述LED灯串、开关管M1的漏极和开关管M1的源极形成导通支路，而是通过一定比例的采样功率管来检测所述导通支路的电流。
该方案中，电流检测单元包括采样功率管M2和电流比较器，所述功率管M1的栅极与所述采样功率管M2的栅极连接，所述功率管M1的源极与从所述采样功率管M2的源极连接，所述电流比较器的正端与给定阈值电流端连接，所述电流比较器的负端与采样功率管M2的漏极连接，所述电流比较器的输出与所述状态锁存器的复位端连接；电流比较器比较流过采样功率管M2的电流和一个设定的电流值I1，当采样管M2的电流小于I1时，认为LED灯串开路，电流比较器输出高电平到状态锁存器的复位端。（图4）
或者是：所述复位单元30为一个计时器。
该方案中，计时器产生一定时间间隔的高电平脉冲输出到状态锁存器的置位端（S），当状态锁存器的复位端（R端）为高时，其输出端每间隔一段时间输出一个高电平脉冲。当LED灯串接入照明器后，状态锁存器输出高电平将功率管M1导通，此时会有电流流过M1，使电流检测单元输出低电平，进而使功率管M1保持导通。（图5）
或者是：电流检测单元和复位单元可以不直接控制功率管，而是通过一个运算放大器或其他控制电路来控制功率管的栅极，进而控制流过功率管的电流。所述状态锁存器的输出端与运算放大器的使能端连接，所述运算放大器的正端与第三给定阈值电压端连接，所述运算放大器的负端与开关管M1的源极连接。
该方案中，电流检测单元和复位单元通过一个运算放大器控制功率管M1的栅极，同时控制流过M1的最大电流。（图6）
或者是：功率管M1可以是PMOS管。
该方案中，功率管和LED灯串的位置互换，PMOS管的源极接电流检测单元，漏极接LED灯串的阳极；（图7）
或者是：功率管M1可以是三极管或MOS管，可以用NPN型三极管（N型MOS管）或PNP型三极管（P型MOS管）。（图8）
本实施例中，当LED灯串没有接入照明器时，通过关闭一个受控的功率管将前级驱动器输出断开，当LED灯串突然接入照明器，即热插拔时，再通过打开功率管将前级驱动器接入，在接入的瞬间由功率管承受前级驱动器开路工作时产生的多余电压，因此能够避免LED灯串热插拔时产生的瞬间尖峰电流，同时保证LED灯串在热插拔时能够被正常点亮。
本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.一种用于LED照明器的热插拔保护电路，包括电流源、滤波电容和LED灯串，所述电流源的正极分别与所述滤波电容的一端、LED灯串连接，所述电流源的负极、滤波电容的另一端均接地，其特征在于：所述热插拔保护电路还包括功率管M1、电流检测单元、状态锁存器和复位单元，所述LED灯串同时与功率管M1的漏极连接，所述功率管M1的源极接电流检测单元，所述LED灯串、功率管M1的漏极和功率管M1的源极形成导通支路，所述导通支路上串联所述电流检测单元，所述电流检测单元的输出端与所述状态锁存器的复位端连接，所述复位单元与所述状态锁存器的置位端连接，所述状态锁存器的输出端与所述功率管M1的栅极连接，所述复位单元为电压比较器，所述电压比较器的负端与第一给定阈值电压端连接，所述电压比较器的正端与功率管M1的漏极连接，所述电压比较器的输出端与所述状态锁存器的置位端连接；
所述电流检测单元包括采样电阻和比较器，所述功率管M1的源极与所述采样电阻连接后接地，所述功率管M1的源极与比较器的负端连接，所述比较器的正端与第二给定阈值电压端连接，所述比较器的输出与所述状态锁存器的复位端连接。
2.如权利要求1所述的用于LED照明器的热插拔保护电路，其特征在于：所述复位单元为计时器，所述状态锁存器的输出端与运算放大器的使能端连接，所述运算放大器的正端与第三给定阈值电压端连接，所述运算放大器的负端与功率管M1的源极连接。
3.如权利要求1或2所述的用于LED照明器的热插拔保护电路，其特征在于：所述功率管M1为三极管或MOS管。
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