CN104918360B - 一种led电源的全面保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED电源的全面保护电路，包括MOS管开关电源，其特征在于：在MOS管Q1开关电源中设置全面保护电路，该全面保护电路由偏置发生单元、快速启动单元、MOS管G‑S极保护单元和过流保护单元构成；偏置发生单元的输入端连接AC‑DC电源的输入端、输出端连接MOS管G‑S保护单元的输入端，快速启动单元跨接在MOS管Q1的漏极和偏置发生单元的输出端；MOS管G‑S保护单元的输出端之一连接MOS管Q1的源极S、输出端之二连接MOS管Q1的栅极G，形成MOS管的G‑S过电压保护回路；过流保护单元并接在MOS管Q1的漏极D和源极S之间，形成MOS管Q1的D‑S极过电压保护回路；偏置发生单元具有滤波器结构。具有电路结构简单、成本低、无频闪和双重工作保护、坚固耐用等有益效果。

Description

一种LED电源的全面保护电路

技术领域

本发明涉及一种LED护电路，特别是一种LED电源的全面保护电路，适用于可控硅开关电源的电路过电流和过电压保护。属于可控硅开关电源及LED照明技术领域。

背景技术

在照明设备领域中，传统的白炽灯、荧光灯等照明设备由于发热量大、耗能高且控制不方便等问题已逐渐被LED灯所替代。由于LED照明以其节能及方便灵活的调光方式深受人们喜爱，因此LED灯被广泛应用。

目前，对LED进行调光的方式通常采用可控制硅来控制LED灯的通断以及亮度。在对旧照明电路进行改造的过程中，采用可控硅调光LED灯直接替换白炽灯，无需更改原有线路，市场需求极大。然而在现在技术中，可控硅调光电路大多数采用单级PFC，目的是改善功率因数，但这种电路存在以下缺陷：(1)容易在供电电源不稳定的情况下，损坏LED；(2)电路输出纹波较大，需要很大的输出电容来降低纹波，成本较高。(3)电路存在双重频率，导致可控硅调光时会出现不同程度的频闪效应，长时间在这些灯光照射下，极易产生近视、偏头痛和视觉神经系统的病变。

因此，设计一种能有效降低纹波，实现LED灯无频闪的电源供电保护电路有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的，是为了解决现有技术中可控硅调光电路输出纹波大造成频闪、可控硅易损坏及电路成本较高的问题，提供一种LED电源全保护电路，具有电路结构简单、成本低、无频闪和双重工作保护、坚固耐用等特点。

本发明的目的可以通过如下措施达到：

一种LED电源的全面保护电路，包括MOS管开关电源，其结构特点在于：MOS管开关电源由AC-DC电源和MOS管Q1构成，AC-DC电源的输出端连接MOS管Q1的漏极D，MOS管Q1的栅极G为LED电源的输出端；在MOS管Q1开关电源中设置全面保护电路，该全面保护电路由偏置发生单元、快速启动单元、MOS管G-S极保护单元和过流保护单元构成；偏置发生单元的输入端连接AC-DC电源的输入端、输出端连接MOS管G-S保护单元的输入端，快速启动单元跨接在MOS管Q1的漏极和偏置发生单元的输出端；MOS管G-S保护单元的输出端之一连接MOS管Q1的源极S、输出端之二连接MOS管Q1的栅极G，形成MOS管的G-S过电压保护回路；过流保护单元并接在MOS管Q1的漏极D和源极S之间，形成MOS管Q1的D-S极过电压保护回路；偏置发生单元具有滤波器结构，通过该滤波器结构对AC-DC电源滤波，使MOS管Q1的输出电流变得平滑，改善或消除在深度调光下的微光闪烁。

本发明的目的还可以通过如下措施达到：

进一步地，AC-DC电源包括变压器次级绕组NS、二极管D1和电解电容C3，偏置发生单元包括电阻R1-R2和R6-R7、电容C1、电解电容C2、二极管D3-D4；变压器次级绕组NS通过二极管D1连接MOS管Q1的漏极D，电解电容C3跨接在MOS管Q1的漏极D与地之间；电容C1、电阻R6和二极D4串联后跨接在变压器次级绕组NS的二端，电阻R1、电阻R2和电解电容C2串联后与电解电容C3并联，电阻R7与二极管D3串联后跨接在C1与R6的连接处、R1与R2的连接处之间；由R1、R2和C2组成滤波器回路以对电解电容C3滤波，消除MOS管Q1的漏极D端电压波动；电阻R2与电解电容C2的连接处构成偏置发生单元的输出端。

进一步地，所述快速启动单元由二极管D2和稳压管ZD1构成，二极管D2的正极连接MOS管Q1的漏极，二极管D2的负极连接稳压二极管ZD1的阴极，稳压二极管ZD1的阳极连接偏置发生单元的输出端；通过D2和ZD1构成的串联回路,使偏置发生单元的电容C2快速充满驱动使Q1开通。

进一步地，所述MOS管G-S极保护单元由电阻R5和稳压二极管ZD3构成，电阻R5的一端连接偏置发生单元的输出端，电阻R5的另一端连接MOS管Q1的栅极G，并通过稳压二极管ZD3连接MOS管Q1的源极S，构成MOS管G-S极的过压保护回路。

进一步地，所述过流保护单元由电阻R3-R4、三极管Q2和稳压二极管ZD2构成；电阻R3、R4串联后跨接在MOS管Q1的漏极与源极S之间，稳压二极管ZD2跨接在MOS管Q1的漏极与源极S之间，三极管Q2的基极与电阻R3、R4的连接处连接，三极管Q2的集电极连接MOS管Q1的栅极G，三极管Q2的发射极连接MOS管Q1的源极S，构成对MOS管Q1的过电流保护回路。

进一步地，所述三极管Q2为NPN型三极管，所述MOS管Q1为N沟道场效应管。

本发明的具有如下突出的有益效果:

本发明通过在偏置发生单元具有滤波器结构，通过该滤波器结构对AC-DC电源滤波，使MOS管Q1的输出电流变得平滑，改善或消除在深度调光下的微光闪烁；另外，通过形成MOS管的G-S过电压保护回路和形成MOS管Q1的D-S极过电压保护回路，构成对MOS管Q1的全面保护结构，是一种LED电源的全面保护电路，解决现有技术中可控硅调光电路输出纹波大造成频闪、可控硅易损坏及电路成本较高的问题，具有电路结构简单、成本低、无频闪和双重工作保护、坚固耐用等有益效果。

附图说明

图1是本发明具体实施例1的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述：

具体实施例：

参照图1，本实施例包括MOS管开关电源，MOS管开关电源由AC-DC电源和MOS管Q1构成，AC-DC电源的输出端连接MOS管Q1的漏极D，MOS管Q1的栅极G为LED电源的输出端；在MOS管Q1开关电源中设置全面保护电路，该全面保护电路由偏置发生单元1、快速启动单元2、MOS管G-S极保护单元3和过流保护单元4构成；偏置发生单元1的输入端连接AC-DC电源的输入端、输出端连接MOS管G-S保护单元3的输入端，快速启动单元2跨接在MOS管Q1的漏极和偏置发生单元1的输出端；MOS管G-S保护单元3的输出端之一连接MOS管Q1的源极S、输出端之二连接MOS管Q1的栅极G，形成MOS管的G-S保护回路；过流保护单元4并接在MOS管Q1的漏极D和源极S之间，形成MOS管Q1的D-S极过电压保护回路；偏置发生单元1具有滤波器结构，通过该滤波器结构对AC-DC电源滤波，使MOS管Q1的输出电流变得平滑，改善或消除在深度调光下的微光闪烁。

本实施例中：

所述AC-DC电源包括变压器次级绕组NS、二极管D1和电解电容C3，偏置发生单元1包括电阻R1-R2和R6-R7、电容C1、电解电容C2、二极管D3-D4；变压器次级绕组NS通过二极管D1连接MOS管Q1的漏极D，电解电容C3跨接在MOS管Q1的漏极D与地之间；电容C1、电阻R6和二极D4串联后跨接在变压器次级绕组NS的二端，电阻R1、电阻R2和电解电容C2串联后与电解电容C3并联，电阻R7与二极管D3串联后跨接在C1与R6的连接处、R1与R2的连接处之间；由R1、R2和C2组成滤波器回路以对电解电容C3滤波，消除MOS管Q1的漏极D端电压波动；电阻R2与电解电容C2的连接处构成偏置发生单元1的输出端。

所述快速启动单元2由二极管D2和稳压管ZD1构成，二极管D2的正极连接MOS管Q1的漏极，二极管D2的负极连接稳压二极管ZD1的阴极，稳压二极管ZD1的阳极连接偏置发生单元1的输出端；通过D2和ZD1构成的串联回路,使偏置发生单元1的电容C2快速充满驱动使Q1开通。

所述MOS管G-S极保护单元3由电阻R5和稳压二极管ZD3构成，电阻R5的一端连接偏置发生单元1的输出端，电阻R5的另一端连接MOS管Q1的栅极G，并通过稳压二极管ZD3连接MOS管Q1的源极S，构成MOS管G-S极的过压保护回路。

所述过流保护单元4由电阻R3-R4、三极管Q2和稳压二极管ZD2构成；电阻R3、R4串联后跨接在MOS管Q1的漏极与源极S之间，稳压二极管ZD2跨接在MOS管Q1的漏极与源极S之间，三极管Q2的基极与电阻R3、R4的连接处连接，三极管Q2的集电极连接MOS管Q1的栅极G，三极管Q2的发射极连接MOS管Q1的源极S，构成对MOS管Q1的过电流保护回路。

所述三极管Q2为NPN型三极管，所述MOS管Q1为N沟道场效应管。

本实施例的工作原理：

参照图1，由电阻R6-R7、电容C1和二极管D3-D4构成偏置发生回路，当MOS管Q1开通时，变压器次级感应NS的输出电压Uab使二极管D3正向导通，经过二极管D3整流后的直流电压信号通过电阻R7、R2连接到电解电容C2；当MOS管Q1关闭时，二极管D3也同时截止，处于关闭状态，电解电容C2通过电阻R1,、R2充电，电解电容C2获得直流偏置电压，它的幅度受变压器次级线圈NS的输出电压、调光相位和开关占空比影响。通过电阻R1、R2和电解电容C2组成的滤波器，电解电容C2将电解电容C3两端输出电压滤波后驱动MOS管Q1,MOS管Q1工作在可变电阻区,相当于一个动态的电阻调节器，以防止LED电流跳变，通过偏置发生器电路产生的偏置电压来控制MOS管Q1的工作状态，使LED的电流变得平滑，大大改善了在可控硅调光电源深度调光下的微光闪烁。

在电路工作过程中，电阻R5和稳压二极管ZD3构成MOS管Q1的G-S极保护电路，将G-S极电压箝制到安全值，防止过电压损坏。三极管Q2、电阻R3、R4构成过流保护电路，当负载LED短路时，三极管Q2用来拉低MOS管Q1的VGS，使MOS管Q1关闭。由于寄生参数产生极大的浪涌，稳压二极管ZD2保护MOS管D-S极过电压损坏。

本发明涉及的变压器的次级线圈输出电压信号通过电容C2将前级C3两端输出电压滤波后驱动场效应管Q1,使Q1工作在可变电阻区，通过偏置发生器电路产生的偏置电压，控制MOS管Q1的工作状态，使LED的电流变得平滑，大大改善了在深度调光下LED灯的微光闪烁，实现无频闪、健康环保的目的。

本电路在启动过程中，电流通过二极管D2和稳压管ZD1,使得电解电容C2很快充满，驱动MOS管Q1开通，电流通过LED并迅速点亮；当电解电容C2的电压上升稳定后，电解电容C2串联R1-R2做为滤波器，能有效降低启动过程中电压不稳定产生的高频开关纹波，从而消除LED频闪。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种LED电源的全面保护电路，包括MOS管开关电源，其特征在于：MOS管开关电源由AC-DC电源和MOS管Q1构成，AC-DC电源的输出端连接MOS管Q1的漏极D，MOS管Q1的栅极G为LED电源的输出端；在MOS管Q1开关电源中设置全面保护电路，该全面保护电路由偏置发生单元(1)、快速启动单元(2)、MOS管G-S极保护单元(3)和过流保护单元(4)构成；偏置发生单元(1)的输入端连接AC-DC电源的输入端、输出端连接MOS管G-S保护单元(3)的输入端，快速启动单元(2)跨接在MOS管Q1的漏极和偏置发生单元(1)的输出端；MOS管G-S保护单元(3)的输出端之一连接MOS管Q1的源极S、输出端之二连接MOS管Q1的栅极G，形成MOS管的G-S保护回路；过流保护单元(4)并接在MOS管Q1的漏极D和源极S之间，形成MOS管Q1的D-S极过电压保护回路；偏置发生器单元(1)具有滤波器结构，通过该滤波器结构对AC-DC电源滤波，使MOS管Q1的输出电流变得平滑，改善或消除在深度调光下的微光闪烁。

2.根据权利要求1所述的一种LED电源的全面保护电路，其特征在于：AC-DC电源包括变压器次级绕组NS、二极管D1和电解电容C3，偏置发生单元(1)包括电阻R1-R2和R6-R7、电容C1、电解电容C2、二极管D3-D4；变压器次级绕组NS通过二极管D1连接MOS管Q1的漏极D，电解电容C3跨接在MOS管Q1的漏极D与地之间；电容C1、电阻R6和二极D4串联后跨接在变压器次级绕组NS的二端，电阻R1、电阻R2和电解电容C2串联后与电解电容C3并联，电阻R7与二极管D3串联后跨接在C1与R6的连接处、R1与R2的连接处之间；由R1、R2和C2组成滤波器回路以对电解电容C3滤波，消除MOS管Q1的漏极D端电压波动；电阻R2与电解电容C2的连接处构成偏置发生单元(1)的输出端。

3.根据权利要求2所述的一种LED电源的全面保护电路，其特征在于：所述快速启动单元(2)由二极管D2和稳压管ZD1构成，二极管D2的正极连接MOS管Q1的漏极，二极管D2的负极连接稳压二极管ZD1的阴极，稳压二极管ZD1的阳极连接偏置发生单元(1)的输出端；通过D2和ZD1构成的串联回路,使偏置发生单元(1)的电容C2快速充满驱动使Q1开通。

4.根据权利要求3所述的一种LED电源的全面保护电路，其特征在于：所述MOS管G-S极保护单元(3)由电阻R5和稳压二极管ZD3构成，电阻R5的一端连接偏置发生单元(1)的输出端，电阻R5的另一端连接MOS管Q1的栅极G，并通过稳压二极管ZD3连接MOS管Q1的源极S，构成MOS管G-S极的过压保护回路。

5.根据权利要求4所述的一种LED电源的全面保护电路，其特征在于：所述过流保护单元(4)由电阻R3-R4、三极管Q2和稳压二极管ZD2构成；电阻R3、R4串联后跨接在MOS管Q1的漏极与源极S之间，稳压二极管ZD2跨接在MOS管Q1的漏极与源极S之间，三极管Q2的基极与电阻R3、R4的连接处连接，三极管Q2的集电极连接MOS管Q1的栅极G，三极管Q2的发射极连接MOS管Q1的源极S，构成对MOS管Q1的过电流保护回路。

6.根据权利要求5所述的一种LED电源的全面保护电路，其特征在于：所述三极管Q2为NPN型三极管，所述MOS管Q1为N沟道场效应管。