CN104244527A - 一种基于负温度系数热敏电阻的led 过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于负温度系数热敏电阻的LED过流保护电路，该过流保护电路安装在灯条上，包括：基准电压产生电路、电流采样电路、比较和放大电路、驱动电路、调整电路和LED灯串；其中，比较和放大电路分别与基准电压产生电路、电流采样电路和驱动电路连接；调整电路分别与驱动电路、电流采样电路连接；基准电压产生电路包括：负温度系数热敏电阻、滤波电容、第一电阻；第一电阻的一端与外部芯片的脉冲宽度调制输出端连接，第一电阻的另一端与负温度系数热敏电阻的一端连接；负温度系数热敏电阻的另一端与信号地连接；滤波电容与负温度系数热敏电阻并联连接。采用本技术方案能提高LED过流保护和过温保护的可靠性。

Description

一种基于负温度系数热敏电阻的LED 过流保护电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种基于负温度系数热敏电阻的LED过流保护电路。

背景技术

在LED电路中，需要对LED灯串设计不同的保护电路，以避免在发生短路、开路或其他故障时损坏LED灯串。现有的保护电路中都是检测LED的开路或短路，无法保护LED电流过大的问题。如果电流持续过大，LED照常发光，而由于LED的压降是固定的，一般的开短路保护电路不会启动，从而造成工作时间过长而发热损耗LED。而现有的过温保护电路使用的都是温度传感器进行保护，电路设计复杂，由于温度传感器与热源有一定的距离，容易造成误差，稳定性与可靠性较差。

发明内容

本发明实施例提出一种基于负温度系数热敏电阻的LED过流保护电路，采用本技术方案能提高LED过流保护和过温保护的可靠性。

本发明实施例提供一种基于负温度系数热敏电阻的LED过流保护电路，所述过流保护电路安装在灯条上，所述过流保护电路包括：基准电压产生电路、电流采样电路、比较和放大电路、驱动电路、调整电路和LED灯串；其中，所述比较和放大电路分别与基准电压产生电路、电流采样电路和驱动电路连接；所述调整电路分别与驱动电路、电流采样电路连接；所述LED灯串与调整电路连接；基准电压产生电路包括：负温度系数热敏电阻、滤波电容、第一电阻；所述第一电阻的一端与外部芯片的脉冲宽度调制输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述负温度系数热敏电阻的一端连接；所述负温度系数热敏电阻的另一端与信号地连接；所述滤波电容与所述负温度系数热敏电阻并联连接。

进一步的，所述基准电压产生电路还包括：第二电阻；所述第二电阻与所述负温度系数热敏电阻并联连接。

进一步的，所述电流采样电路包括：由多个电阻并联组成的采样电阻和二极管；所述采样电阻与所述二极管并联连接。

进一步的，所述比较和放大电路包括：运算放大器、第三电阻、第四电阻、三极管；其中，所述第三电阻连接在所述运算放大器的输出端与所述三极管的基极之间；所述第四电阻连接在所述三极管的基极与发射极之间；所述三极管的集电极与驱动电路连接，所述三极管的发射极与信号地连接；所述运算放大器的同相输入端与电流采样电路连接，所述运算放大器的反相输入端与基准电压产生电路连接。

进一步的，所述比较和放大电路还包括：稳压电容，所述稳压电容连接在三极管的集电极与信号地之间。

进一步的，所述比较和放大电路还包括：第五电阻；其中，所述第五电阻连接在所述稳压电容与所述三极管的集电极之间。

进一步的，所述调整电路包括：调整管和第六电阻；其中，所述调整管包括：MOS管或者三极管；当所述调整管为MOS管时，所述第六电阻连接在所述调整管的源极和栅极之间，所述调整管的漏极与LED灯串的负极连接；当所述调整管为三极管时，所述第六电阻连接在所述调整管的基极和发射极之间，所述调整管的集电极与LED灯串的负极连接。

进一步的，所述LED灯串的正极与外部LED电源的输入端连接。

进一步的，所述驱动电路包括：由第七电阻和第八电阻并联组成的驱动电阻；所述驱动电阻的一端与外部电源连接，所述驱动电阻的另一端与分别与调整电路、比较和放大电路连接。

由上可见，实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的一种基于负温度系数热敏电阻的LED过流保护电路，通过将保护电路安装在灯条上，使基准电压产生电路中的负温度系数热敏电阻之间与发热源相接，能实时将LED温度的改变转换为电阻阻值的改变，向保护电路反馈。在LED开始工作时，驱动电路将调整电路导通，使得LED灯串发光，工作电流流通电流采样电路产生采样电压。比较和放大电路对电流采样电路的采样电压与基准电压产生电路的电压进行比较，并根据比较结果对驱动电路产生的驱动电压进行分压，从而控制调整电路的驱动电压，即控制了流过LED灯串的电流，实现保护LED灯串的功能。譬如当电流持续过大造成LED发热时，温度升高使得负温度系数热敏电阻的阻值下降，使得基准电压产生电路的基准电压减小。这时，采样电压大于基准电压，比较和放大电路内的三极管导通，从而拉低调整电路中的驱动电压，使得流过LED灯串的电流减小，从而实现对LED灯串的过流和过温保护。

相比于现有技术采用温度传感器对LED进行温度检测，本发明设置的负温度系数热敏电阻直接安装在灯条上，贴近发热源，能根据温度实时调节LED的电流，在过流保护和过温保护上更稳定和可靠。

进一步的，对负温度系数热敏电阻并联一个普通电阻，使得负温度系数热敏电阻更加准确的反映温度的微小变化，进一步提高过流保护电路的可靠性和稳定性。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于负温度系数热敏电阻的LED过流保护电路的电路结构示意图；

图2是本发明提供的过流保护电路的另一种可选电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明提供的一种基于负温度系数热敏电阻的LED过流保护电路的电路结构示意图，该过流保护电路安装在灯条上，其主要包括：基准电压电路101、电流采样电路102、比较和放大电路103、驱动电路104、调整电路105和LED灯串106。其中，比较和放大电路103分别与基准电压产生电路101、电流采样电路102和驱动电路104连接；调整电路105分别与驱动电路104、电流采样电路102连接；LED灯串106与调整电路105连接。

在本实施例中，基准电压产生电路101包括负温度系数热敏电阻NTC、滤波电容CB4、第一电阻RB12。其中，如图1所示，第一电阻RB12的一端与外部芯片的脉冲宽度调制输出端PWM_REF连接，第一电阻RB12的另一端与负温度系数热敏电阻NTC的一端连接；负温度系数热敏电阻NTC的另一端与信号地连接；滤波电容CB4与负温度系数热敏电阻NTC并联连接。

作为本实施例的一种举例，基准电压产生电路中的负温度系数热敏电阻NTC可以但不限于采用正温度热敏电阻替换。

在本实施例中，外部芯片可以但不限于为电视机主芯片，脉冲宽度调制输出端PWM_REF向保护电路输出一个可以调节占空比的3.3Vmax的方波信号，通过第一电阻RB12和负温度系数热敏电阻NTC的分压，再通过滤波电容CB4滤波成直流电平。其主要实现过程为在输入方波信号为高电平时，滤波电容CB4进行充电，拉低基准电压。在方波信号为低电平时，滤波电容CB4进行放电，升高基准电压，从而使得产生的基准电压稳定在一个固定的值上。用户可以根据不同的场景调节滤波电容CB4的大小，以调节基准电压的波纹。

在本实施例中，电流采样电路102包括：由多个电阻并联组成的采样电阻和二极管DB1。如图1所示，本实施例中的采样电阻分别由电阻RB6、RB7、RB8和RB9并联组成，且采样电阻与二极管DB1并联连接。采样电阻用于产生采样电压，以供比较和运算放大器进行比较。二极管DB1用于限制采样电阻两端的电压，当DB1的A端电压大于0.7V时，二极管DB1被导通，电流被引导到信号地，从而避免采样电压过大损坏比较和运算电路103。

在本实施例中，电流采样电路102还包括电容CB5和电阻RB5。电容CB5和电阻RB5组成LC回路，实现滤波和保护运算放大器UB1A的作用。

在本实施例中，比较和放大电路103包括运算放大器UB1A、第三电阻RB13、第四电阻RB14、三极管QB2。其中，如图1所示，第三电阻RB13连接在运算放大器UB1A的输出端1与三极管QB2的基极之间。第四电阻RB14连接在三极管QB2的基极与发射极之间。三极管QB2的集电极与驱动电路104连接，三极管QB2的发射极与信号地连接。运算放大器UB1A的同相输入端3与电流采样电路102连接，运算放大器UB1A的反相输入端2与基准电压产生电路101连接。

在本实施例中，第四电阻RB14是给三极管QB2基极提供偏置电压，以保证三极管工作在放大状态。

在本实施例中，运算放大器UB1A的同相输入端3输入电流采样电路102产生的采样电压，反相输入端2输入基准电压产生电路101产生的基准电压。运算放大器UB1A通过比较两者的电压大小，控制三极管QB2的导通和截止。当反相输入端2的电压大于同相输入端3的电压时，即基准电压大于采样电压，运算放大器UB1A的输出端1输出低电平，使得三极管QB2截止。当反相输入端2的电压小于同相输入端3的电压时，即基准电压小于采样电压，运算放大器UB1A的输出端1输出高电平，通过第三电阻RB13使三极管QB2导通。由于三极管QB2的集电极与驱动电路104连接，在三极管QB2导通时，会对驱动电路产生的驱动电压进行分压，从而拉低调整电路105的输入电压，使得流过LED灯串106的电流减小。

在本实施例中，比较和放大电路103还包括稳压电容CB6和第五电阻RB3。其中，稳压电容CB6连接在三极管QB2的集电极与信号地之间。第五电阻RB3连接在稳压电容CB6和三极管QB2的集电极之间。由于运算放大器UB1A在工作中处于高频的开闭状态，从而使得三极管QB2也处于高频的开闭状态，设置稳压电容CB6能稳定三极管QB2的输出电压。而第五电阻RB3在驱动电路104分压给三极管QB2时，能降低电压从而保护三极管QB2。

作为本实施例的一种举例，过流保护电路可以但不限于包括外围电路，如图1所述，外围电路由电容CB1、CB2和CB3三者并联组成的，外围电路与运算放大器UB1A的电源端连接，用于给运算放大器的电源做滤波作用。

在本实施例中，调整电路105包括调整管QB1和第六电阻RB4。其中，调整管QB1可以但不限于为三极管或MOS管。如图1所示，本实施例采用三极管进行描述，当调整管QB1为三极管时，第六电阻RB4连接在调整管QB1的基极与发射极之间，调整管QB1的集电极与LED灯串106的负极连接。LED灯串106的正极与外部LED电源输入端连接。第六电阻RB4给三极管QB1基极提供偏置电压，以保证三极管QB1工作在放大状态，

当调整管QB1为MOS管时，第六电阻RB4连接调整管QB1的源极和栅极之间，调整管QB1的漏极与LED灯串106的负极连接。LED灯串106的正极与外部LED电源输入端连接。

在本实施例中，驱动电路104包括由第七电阻RB1和第八电阻RB2并联组成的驱动电阻。如图1所示，驱动电阻的一端与外部电源VCC连接，驱动电阻的另一端分别与调整电路105、比较和放大电路103连接。

为了更好的说明本发明的工作原理，以下为过流保护电路的工作流程：

在开机后，由于基准电压产生电路101产生基准电压，运算放大器UB1A的反相输入端2的电压大于同相输入端3的电压，输出端1输出低电平，三极管QB2截止。外部电源VCC通过驱动电路104为调整管QB1提供驱动电压，使得调整管QB1导通，LED灯串106正常发光。当LED持续工作时，电流采样电路102的采样电压渐渐升高，并稳定在0.5V。当LED灯串106发生电流过大而发热时，负温度系数热敏电阻NTC的阻值减小，使得基准电压减小，运算放大器UB1A的同相输入端3的电压大于反相输入端2，运算放大器UB1A输出高电平，通过第三电阻RB13后导通三极管QB2，从而拉低调整管QB1的基极电压，使QB1截止，实现保护LED灯串106的功能。

作为本实施例的一种举例，参见图2，图2为本实施例的另一种可选电路示意图。如图2所示，图2与图1的区别在于，基准电压产生电路201还包括第二电阻RB10，第二电阻RB10与负温度系数热敏电阻NTC并联连接。在并联第二电阻RB10后，负温度系数热敏电阻NTC能更加准确的反映温度的微小变化，不会因为温度的微小变化而发生急剧的改变。详细数据可参照以下表格，表格为3470NTC(负温度系数)热敏电阻温度-阻值对照表。其中，电阻互换精度:R25＝5.0K.±1％B25—50＝3470+1％。

由上可见，相比于现有技术采用温度传感器对LED进行温度检测，本发明设置的负温度系数热敏电阻直接安装在灯条上，贴近发热源，能根据温度实时调节LED的电流，在过流保护和过温保护上更稳定和可靠。

进一步的，对负温度系数热敏电阻NTC并联一个普通电阻RB10，使得负温度系数热敏电阻NTC更加准确的反映温度的微小变化，进一步提高过流保护电路的可靠性和稳定性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于负温度系数热敏电阻的LED过流保护电路，其特征在于，所述过流保护电路包括：基准电压产生电路、电流采样电路、比较和放大电路、驱动电路、调整电路和LED灯串；

其中，所述比较和放大电路分别与基准电压产生电路、电流采样电路和驱动电路连接；所述调整电路分别与驱动电路、电流采样电路连接；所述LED灯串与调整电路连接；

基准电压产生电路包括：负温度系数热敏电阻、滤波电容、第一电阻；所述第一电阻的一端与外部芯片的脉冲宽度调制输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述负温度系数热敏电阻的一端连接；所述负温度系数热敏电阻的另一端与信号地连接；所述滤波电容与所述负温度系数热敏电阻并联连接；所述负温度系数热敏电阻安装在灯条上。

2.根据权利要求1所述的LED过流保护电路，其特征在于，所述基准电压产生电路还包括：第二电阻；所述第二电阻与所述负温度系数热敏电阻并联连接。

3.根据权利要求1或2所述的过流保护电路，其特征在于，所述电流采样电路包括：由多个电阻并联组成的采样电阻和二极管；所述采样电阻与所述二极管并联连接。

4.根据权利要求1或2所述的过流保护电路，其特征在于，所述比较和放大电路包括：运算放大器、第三电阻、第四电阻、三极管；

其中，所述第三电阻连接在所述运算放大器的输出端与所述三极管的基极之间；

所述第四电阻连接在所述三极管的基极与发射极之间；

所述三极管的集电极与驱动电路连接，所述三极管的发射极与信号地连接；

所述运算放大器的同相输入端与电流采样电路连接，所述运算放大器的反相输入端与基准电压产生电路连接。

5.根据权利要求4所述的过流保护电路，其特征在于，所述比较和放大电路还包括：稳压电容，所述稳压电容连接在三极管的集电极与信号地之间。

6.根据权利要求5所述的过流保护电路，其特征在于，所述比较和放大电路还包括：第五电阻；其中，所述第五电阻连接在所述稳压电容与所述三极管的集电极之间。

7.根据权利要求1或2所述的过流保护电路，其特征在于，所述调整电路包括：调整管和第六电阻；其中，所述调整管包括：MOS管或者三极管；

当所述调整管为MOS管时，所述第六电阻连接在所述调整管的源极和栅极之间，所述调整管的漏极与LED灯串的负极连接；

当所述调整管为三极管时，所述第六电阻连接在所述调整管的基极和发射极之间，所述调整管的集电极与LED灯串的负极连接。

8.根据权利要求7所述的过流保护电路，其特征在于，所述LED灯串的正极与外部LED电源的输入端连接。

9.根据权利要求1或2所述的过流保护电路，其特征在于，所述驱动电路包括：由第七电阻和第八电阻并联组成的驱动电阻；所述驱动电阻的一端与外部电源连接，所述驱动电阻的另一端与分别与调整电路、比较和放大电路连接。