CN104582174A - 带有采样电阻保护的led驱动电路及其驱动方法 - Google Patents

带有采样电阻保护的led驱动电路及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有采样电阻保护的LED驱动电路，包括整流电路、控制芯片、功率管、采样电阻及LED负载电路，所述控制芯片内设有一采样电阻短路保护电路，所述采样电阻短路保护电路包括功率管导通计时单元、功率管关断计时单元、RS触发器及驱动模块，通过设置功率管导通时间占空比的大小，使得当采样电阻短路时，平均电流减小到线路中器件承受能力之内，则可以保护线路不会因为功率过大而损坏。本发明不增加外围器件，电路结构简单，且不影响系统正常状态的工作，同时可以实时监测采样电阻是否短路，且具有短路保护功能。

Description

带有采样电阻保护的LED驱动电路及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种LED驱动电路，尤其涉及一种带有采样电阻保护的LED驱动电路及其驱动方法。
背景技术
LED灯因高效节能、使用寿命长、节能环保等优点成为了新一代照明光源，并逐渐开始进入千家万户。在LED灯大规模生产过程中，可能出现焊锡短路，如果采样电阻出现了短路，则不能正常进行电感电流采样。如果电路在这种情况下通电，则可能造成炸机，损坏LED灯具。一般基于功率管栅极驱动技术的LED驱动电路系统中没有采样电阻短路保护功能；而基于功率管源极驱动技术的LED驱动电路通过检测下管的漏源极电压来判断是否出现了采样电阻短路。
如图1所示为现有的基于功率管栅极驱动技术的LED驱动电路，功率管Q1导通后，如果采样电阻R1短路，驱动控制芯片chip1的CS端的电压一直为零，控制芯片会误认为电感电流没有增加而保持功率管Q1开启。这样，通过LED1、电感L1和功率管Q1的能量激增，从而线路中的器件会因为功率过大而损坏，严重状况下可能引起火灾。
为解决上述问题，需要增加采样电短路保护电路，如图2所示为现有的基于功率管源极驱动技术的LED驱动电路：驱动控制芯片chip2一直检测功率管Q3的漏极和源极电压差值VDS_Q3。当采样电阻R2短路时，功率管Q3的漏源极电压差值VDS_Q3会随着通过电感L2电流的增大而增大，当VDS_Q3增大到控制芯片内部阈值时，关断功率管Q3，从而保护线路不会因为能量激增而损坏。然而，这种电路虽然实现了对采样电阻的保护，但电路结构复杂，需要同时检测驱动管的漏极和源极电压并进行差值计算。同时，源极驱动电路相对于栅极驱动电路，因为导通电阻大而增加了系统能量损耗，导致效率降低。并且基于源极驱动技术的电路需要2个功率管，也增加了系统成本
发明内容
本发明目的是提供一种带有采样电阻保护的LED驱动电路及其驱动方法，通过方法及结构的改良，电路结构简单，简化了控制芯片外围电路，降低了成本，且具有采样电阻保护功能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种带有采样电阻保护的LED驱动电路，包括整流电路、控制芯片、功率管、采样电阻及LED负载电路，所述控制芯片内设有一采样电阻短路保护电路，所述采样电阻短路保护电路包括功率管导通计时单元、功率管关断计时单元、RS触发器及驱动模块，所述功率管导通计时单元的清零端与RS触发器一输入端连接，RS触发器的另一输入端与所述功率管关断计时单元的输出端连接，所述RS触发器的输出端与所述驱动模块输入端连接，所述驱动模块输出端作为所述控制芯片的门控端接入所述功率管的栅极，所述功率管导通计时单元和所述功率管关断计时单元的输入端分别并接于所述驱动模块的输出端上。
在其中一实施例中，所述控制芯片的片选端与所述功率管源极连接，所述采样电阻一端与所述功率管源极连接，另一端接地。
在其中一实施例中，所述LED负载电路一端经一电感与所述功率管的漏极连接，所述LED负载电路的另一端与所述整流电路输出端连接。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种带有采样电阻保护的LED驱动电路的驱动方法，包括整流电路、控制芯片、功率管、采样电阻及LED负载电路，其特征在于：所述控制芯片内设有一采样电阻短路保护电路，所述采样电阻短路保护电路包括功率管导通计时单元、功率管关断计时单元、RS触发器及驱动模块：
⑴在功率管导通后，功率管导通计时单元开始计时，当功率管导通计时单元计时大于t1后，功率管导通计时单元的清零端产生一个电压脉冲给RS触发器，由触发器发送触发信号给驱动模块，由此触发功率管关断；
⑵当功率管关断后，功率管关断计时单元开始计时，当功率管关断计时单元计时大于t2后，功率管关断计时单元的输出端上产生一个电压脉冲给RS触发器，由触发器发送触发信号给驱动模块，由此触发功率管导通。
在其中一实施例中，所述功率管在t1时间内导通，功率管的开启时间占空比为D＝t1/(t1+t2)，其中：D为开启时间占空比，t1为导通时间，t2为关断时间；通过调整占空比的大小，使得采样电阻短路时，平均电流小于整个电路的最大值。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明在控制芯片内增加了采样电阻短路保护电路，基于功率管栅极驱动技术，外围电路不做改变，与以往栅极驱动的电路比较，本发明可以实时监测采样电阻是否短路，并且在采样电阻短路时，限制功率管导通占空比小于设定值，保护线路器件不会因为能量激增而损坏；同时，本发明电路结构简单，可以简化芯片外围电路，不用在现有LED驱动电路基础上增加外围器件，不影响系统正常状态的工作；
2.由于本发明通过改变控制芯片内部电路，不改变外围结构，与基于功率管源极驱动的电路比较，不需要增加功率管，导通电阻小，系统效率高。
附图说明
图1是现有的基于功率管栅极驱动技术的LED驱动电路；
图2是现有的基于功率管源极驱动技术的LED驱动电路；
图3是本发明其中一个实施例中的一种LED驱动电路采样电阻短路保护电路图；
图4是本发明其中一个实施例中的一种LED驱动电路采样电阻短路保护方法流程示意图；
图5是本发明其中一个实施例中一种LED驱动电路采样电阻短路保护电路的时序波形图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
参见图3～5所示，一种带有采样电阻保护的LED驱动电路，包括整流电路、控制芯片、功率管Q4、采样电阻R3及LED负载电路，所述LED负载电路一端经一电感与所述功率管的漏极连接，所述LED负载电路的另一端与所述整流电路输出端连接，所述控制芯片的片选端与所述功率管Q4源极连接，控制芯片的驱动端与功率管Q4栅极连接，所述功率管Q4源极与所述采样电阻一端连接，采样电阻的另一端接地；
如图3所示，所述控制芯片内设有一采样电阻短路保护电路，所述采样电阻短路保护电路包括功率管导通计时单元、功率管关断计时单元、RS触发器及驱动模块，所述功率管导通计时单元的清零端与RS触发器一输入端连接，RS触发器的另一输入端与所述功率管关断计时单元的输出端连接，所述RS触发器的输出端与所述驱动模块输入端连接，所述驱动模块输出端作为所述控制芯片的门控端接入所述功率管Q4的栅极，所述功率管Q4导通计时单元和所述功率管Q4关断计时单元的输入端分别并接于所述驱动模块的输出端上。
其具体的实现方法为：
⑴在功率管Q4导通后，功率管导通计时单元开始计时，当功率管导通计时单元计时大于t1后，功率管Q4导通计时单元的清零端产生一个电压脉冲给RS触发器，由触发器发送触发信号给驱动模块，由此触发功率管Q4关断；
⑵当功率管Q4关断后，功率管关断计时单元开始计时，当功率管关断计时单元计时大于t2后，功率管关断计时单元的输出端上产生一个电压脉冲给RS触发器，由触发器发送触发信号给驱动模块，由此触发功率管Q4导通。
工作原理说明：功率管Q4导通后，功率管导通计时单元1开始计时。因为CS采样电阻短路，所以电流检测控制电路无法正常监测电感电流，也不会发出功率管关断指令。当功率管导通计时单元1计时大于t1后，输出端CLR上产生一个高电压脉冲，触发功率管Q4关断；功率管关断Q4后，功率管关断计时单元2开始计时，在这段时间内，其它机制不会触发功率管Q4开启。当功率管关断计时单元2计时大于t2后，输出端SET上产生一个高电压脉冲，触发功率管Q4导通。
配合时序波形图5来看，所述功率管Q4在t1时间内导通，在t2时间内关断，RS触发器接收到功率管导通计时单元的清零CLR高电压脉冲，功率管Q4关断，接收到功率管关断计时单元的SET高电压脉冲后，功率管Q4导通。故而，功率管Q4的开启时间占空比为D＝t1/(t1+t2)，通过调整占空比的大小，使得采样电阻R3短路时，平均电流小于整个电路的最大值，也就是低于线路中器件承受能力之内，则可以保护线路不会因为功率过大而损坏。
综上所述实施例仅表达了本发明的集中实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是对于本领域的普通技术人员来说，在不拖累本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都是属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (5)

1.一种带有采样电阻保护的LED驱动电路，包括整流电路、控制芯片、功率管、采样电阻及LED负载电路，其特征在于：所述控制芯片内设有一采样电阻短路保护电路，所述采样电阻短路保护电路包括功率管导通计时单元、功率管关断计时单元、RS触发器及驱动模块，所述功率管导通计时单元的清零端与RS触发器一输入端连接，RS触发器的另一输入端与所述功率管关断计时单元的输出端连接，所述RS触发器的输出端与所述驱动模块输入端连接，所述驱动模块输出端作为所述控制芯片的门控端接入所述功率管的栅极，所述功率管导通计时单元和所述功率管关断计时单元的输入端分别并接于所述驱动模块的输出端上。
2.根据权利要求1所述的带有采样电阻保护的LED驱动电路，其特征在于：所述控制芯片的片选端与所述功率管源极连接，所述采样电阻一端与所述功率管源极连接，另一端接地。
3.根据权利要求1或2所述的带有采样电阻保护的LED驱动电路，其特征在于：所述LED负载电路一端经一电感与所述功率管的漏极连接，所述LED负载电路的另一端与所述整流电路输出端连接。
4.一种带有采样电阻保护的LED驱动电路的驱动方法，包括整流电路、控制芯片、功率管、采样电阻及LED负载电路，其特征在于：所述控制芯片内设有一采样电阻短路保护电路，所述采样电阻短路保护电路包括功率管导通计时单元、功率管关断计时单元、RS触发器及驱动模块：
⑴在功率管导通后，功率管导通计时单元开始计时，当功率管导通计时单元计时大于t1后，功率管导通计时单元的清零端产生一个电压脉冲给RS触发器，由触发器发送触发信号给驱动模块，由此触发功率管关断；
⑵当功率管关断后，功率管关断计时单元开始计时，当功率管关断计时单元计时大于t2后，功率管关断计时单元的输出端上产生一个电压脉冲给RS触发器，由触发器发送触发信号给驱动模块，由此触发功率管导通。
5.根据权利要求4所述的一种带有采样电阻保护的LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：所述功率管在t1时间内导通，功率管的开启时间占空比为D＝t1/(t1+t2)，其中：D为开启时间占空比，t1为导通时间，t2为关断时间；通过调整占空比的大小，使得采样电阻短路时，平均电流小于整个电路的最大值。
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