CN106711935A - 过压保护电路及负载电压调节电路 - Google Patents

过压保护电路及负载电压调节电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种过压保护电路及负载电压调节电路，包括：分压采样电路，其两端分别连接于负载两端，所述分压采样电路的采样输出端输出表征负载两端电压值的采样电压信号；比较电路，其第一输入端接收所述的采样电压信号，其第二输入端接收基准信号，所述的基准信号为负载的高端电压或低端电压；其中，所述采样电压信号和所述基准信号在比较电路中进行比较，在发生过压时，所述比较电路的输出端发生高低电平转换。采用运算放大器作为比较电路，则可用于负载电压的调节，以保持负载恒压。本发明适用于多种拓扑结构，具有良好的兼容性，不需要复杂的外围电路。

Description

过压保护电路及负载电压调节电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种过压保护电路及负载电压调节电路。
背景技术
现有技术的LED驱动电路一般可以应用于多种LED驱动拓扑结构当中，例如，Buck、Boost、Buck-Boost，等等。由于需要在LED驱动电路的基础上设置过压保护电路，因此，需要设置相应的外围电路与之配合。
现有技术的过压保护电路一般通过分压电路采样LED驱动电路的输出电压，并通过该采样信号与芯片内部基准进行比较，以判断是否过压。然后，由于芯片内部的基准是固定的，在适用不同拓扑结构中，在负载不共地的情况下，实际上其过压的判断基准是不同的，因此现有技术很难适用于多种拓扑结构。因此，需要增加外围电路并改变相应参数来实现过压保护，即针对不同的拓扑设置不同的外围电路。
如图1、2或3所示，分别示意了应用现有技术过压保护电路的LED驱动电路，图1为Boost拓扑结构的应用，图2为Buck拓扑结构的应用，图3为Buck-Boost拓扑结构的应用。在图2和图3中，因负载不共地，所以需要设置复杂的外围电路来适应现有技术的过压保护电路。由于采用了现有技术的过压保护电路，不仅存在兼容性差的问题，而且复杂的外围电路会增加功耗和元器件成本。此外，现有技术中，在负载不共地的情况下，由于芯片内部基准固定，因此不利于负载恒压的调节。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种兼容性好，简化外围电路的过压保护电路及负载电压调节电路，用以解决现有技术存在的技术问题。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的过压保护电路，包括：
分压采样电路，其两端分别连接于负载两端，所述分压采样电路的采样输出端输出表征负载两端电压值的采样电压信号；
比较电路，其第一输入端接收所述的采样电压信号，其第二输入端接收基准信号，所述的基准信号为负载的高端电压或低端电压；
其中，所述采样电压信号和所述基准信号在比较电路中进行比较，在发生过压时，所述比较电路的输出端发生高低电平转换。
可选地，所述的过压保护电路还包括采样电阻，所述的采样电阻与所述负载串联，所述的连接于负载两端可以是直接连接在负载的两端，也可以是连接在采样电阻与负载组成的串联结构的两端，负载的高端电压或低端电压可以直接为负载高端或低端上的电位，也可以是所述串联结构的高端电压或低端电压。
可选地，所述的采样电阻与负载的高压端连接，所述分压采样电路的一端连接在采样电阻的另一端，分压采样电路的另一端连接在负载的低压端，所述采样电阻的任意一端的电位作为所述负载的高端电压，该高端电压作为基准信号。
可选地，所述的采样电阻与负载的低压端连接，所述分压采样电路的一端连接在采样电阻的另一端，分压采样电路的另一端连接在负载的高压端，所述采样电阻与负载的公共端电位作为所述负载的低端电压，该低端电压作为基准信号。
可选地，在所述比较电路的其中一个输入端连接参考电压信号，所述的参考电压信号连接在所述基准信号与比较电路的该输入端之间。
可选地，所述的过压保护电路应用于Buck、Boost或Buck-Boost拓扑结构的LED驱动电路中。
可选地，所述的比较电路集成于芯片内。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的负载电压调节电路，包括：
分压采样电路，其两端分别连接于负载两端，所述分压采样电路的采样输出端输出表征负载两端电压值的采样电压信号；
运算放大器，其第一输入端接收所述的采样电压信号，其第二输入端接收基准信号，所述的基准信号为负载的高端电压或低端电压；
其中，所述采样电压信号和所述基准信号在运算放大器中进行运算处理，输出电压调节信号，根据所述的电压调节信号来调节负载两端电压的大小，使得表征负载两端电压值的采样电压信号趋近于所述基准信号。
采用本发明的结构，与现有技术相比，具有以下优点：本发明将负载的高端电压或低端电压作为基准信号，所述分压采样电路的两端分别连接于负载两端，将表征负载两端电压的采样电压信号与所述基准信号进行比较，正常工作下二者的比较结果与过压情况下的比较结果相反，从而判断过压以进行过压保护。利用本发明还可以解决负载不共地情况下的负载电压调节中。本发明适用于多种拓扑结构，具有良好的兼容性，不需要复杂的外围电路。
附图说明
图1为现有技术应用于Boost拓扑的结构示意图；
图2为现有技术应用于Buck拓扑的结构示意图；
图3为现有技术应用于Buck-Boost拓扑的结构示意图。
图4为本发明应用于Boost拓扑的结构示意图；
图5为本发明应用于Buck拓扑的结构示意图；
图6为本发明应用于Buck-Boost拓扑的结构示意图；
图7为本发明之过压保护电路的结构示意图；
图8为本发明之负载电压调节电路的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参考图4所示，示意了本发明应用于Boost拓扑的电路结构，以应用于LED驱动电路为例。所述的LED驱动电路包括电感L1、续流二极管D00和集成有开关管M的芯片IC，所述的芯片IC具有过压保护功能，LED负载与采样电阻R3串联，采样电阻R3用于电流采样，其另一端与续流二极管D00的负端连接，LED负载的负端接地。采样电阻R3的两端分别于与芯片IC的引脚ISP和ISN连接，以取得其两端的两端并得到采样电流，引脚ISP或ISN上所接收到的电压可以作为基准信号。
本发明的过压保护电压包括分压采样电路和比较电路，所述的分压采样电路为由电阻R1和R2组成的分压电路，分压电路高压端与采样电阻R3的高压端连接，分压电路的低压端与LED负载的负端连接，即接地。所述电阻R1和R2的公共端输出表征负载两端电压(因采样电阻R3阻值很小，故其上的电压可以忽略不计)的采样电压信号；
所述比较电路的第一输入端接收所述的采样电压信号，其第二输入端接收基准信号，所述的基准信号为负载的高端电压，在本实施例中为采样电阻R3高压端的电位。正常工作的情况下，所述采样电压信号大于所述基准信号，在发生过压时，所述比较电路的输出端发生高低电平转换。
参考图5所示，示意了本发明应用于Buck拓扑的电路结构，过压保护电路的连接关系的原理与图4一致，也同样以应用于LED驱动电路为例，负载为LED。芯片IC内的开关管M与电感L1、续流管D00组成Buck拓扑的LED驱动电路。LED负载与采样电阻R3串联，采样电阻R3用于电流采样，其另一端与续流二极管D00的负端连接，LED负载的负端与续流二极管D00的正端之间连接有电感L1。采样电阻R3的两端分别于与芯片IC的引脚ISP和ISN连接，以取得其两端的两端并得到采样电流，引脚ISP或ISN上所接收到的电压可以作为基准信号。所述的分压采样电路也为由电阻R1和R2组成的分压电路，分压电路高压端与采样电阻R3的高压端连接，分压电路的低压端与LED负载的负端连接。所述电阻R1和R2的公共端输出表征负载两端电压(因采样电阻R3阻值很小，故其上的电压可以忽略不计)的采样电压信号。对于比较电路的实现，则将在后面附图中予以阐释和说明。
参考图6所示，示意了本发明应用于Buck-Boost拓扑的电路结构，过压保护电路的连接关系的原理与图4、5一致，也同样以应用于LED驱动电路为例，负载为LED。本发明图4、5和6实施例中，其核心内容为：LED过压保护的基准信号为LED电流采样高端；LED过压保护设置分压电路接在LED负载的两端。由于采样电阻R3的阻值很小，所以其上的电压可以忽略不计，因此所述的LED电流采样高端也可以指的是LED负载的高压端，所述LED负载的两端也指的是LED负载和采样电阻组成的串联结构的两端。
参考图7所示，示意了本发明过压保护电路的结构，进一步示意了比较电路。比较器U01作为比较电路，集成于芯片IC内，ISP电流采样高端，ovp为采样电压信号，比较器U01的正端与ISP连接，即接收基准信号，比较器的负端与ovp连接，即接收表征负载两端电压的采样电压信号。正常工作的情况下，所述采样电压信号小于所述基准信号，比较器输出为高电平，在发生过压时，则跳变为所述采样电压信号大于所述基准信号，此时所述比较器U01的输出端发生高电平向低电平转换。根据实际情况，可在比较器U01的至少一个输入端设置参考电压信号Vref，在本实施例中，所述参考电压信号Vref加在比较器的正端，优选方案为所述的参考电压信号连接在所述基准信号与比较电路其中一个输入端之间。
参考图8所示，示意了负载电压调节电路。若采用运算放大器作为比较电路，则图7电路可以作为负载电压调节电路，即得到图8所示的负载电压调节电路。本发明的负载电压调节电路包括分压采样电路和运算放大器U02，分压采样电路为由电阻R1和R2组成的分压电路，其两端分别连接于负载两端，所述分压采样电路的采样输出端输出表征负载两端电压值的采样电压信号。所述运算放大器的第一输入端接收所述的采样电压信号，其第二输入端接收基准信号，所述的基准信号为负载的高端电压或低端电压。在负载电压调节电路中，一般不需要电流采样，所以也可以不用采样电阻R3。
所述采样电压信号和所述基准信号在运算放大器U02中进行运算处理，输出电压调节信号，根据所述的电压调节信号来调节负载两端电压的大小，使得表征负载两端电压值的采样电压信号趋近于所述基准信号，即负载电压保持恒压。
在所述运算放大器U02的其中一个输入端连接参考电压信号Vref，所述的参考电压信号连接在所述基准信号与运算放大器U02的该输入端之间。在具体的应用中，可以在负载上串联一个调整管，所述的运算放大器的输出端与所述的调整管的控制端连接。
为了便于理解，图8中与图7相同的部分，均采用了同样的标记，同时为了便于理解，引脚ovp、ISP在图8也沿用了图7的标记。
除此之外，虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种过压保护电路，包括：
分压采样电路，其两端分别连接于负载两端，所述分压采样电路的采样输出端输出表征负载两端电压值的采样电压信号；
比较电路，其第一输入端接收所述的采样电压信号，其第二输入端接收基准信号，所述的基准信号为负载的高端电压或低端电压；
其中，所述采样电压信号和所述基准信号在比较电路中进行比较，在发生过压时，所述比较电路的输出端发生高低电平转换。
2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于：所述的过压保护电路还包括采样电阻，所述的采样电阻与所述负载串联，所述的连接于负载两端可以是直接连接在负载的两端，也可以是连接在采样电阻与负载组成的串联结构的两端，负载的高端电压或低端电压可以直接为负载高端或低端上的电位，也可以是所述串联结构的高端电压或低端电压。
3.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于：所述的采样电阻与负载的高压端连接，所述分压采样电路的一端连接在采样电阻的另一端，分压采样电路的另一端连接在负载的低压端，所述采样电阻的任意一端的电位作为所述负载的高端电压，该高端电压作为基准信号。
4.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于：所述的采样电阻与负载的低压端连接，所述分压采样电路的一端连接在采样电阻的另一端，分压采样电路的另一端连接在负载的高压端，所述采样电阻与负载的公共端电位作为所述负载的低端电压，该低端电压作为基准信号。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的过压保护电路，其特征在于：在所述比较电路的其中一个输入端连接参考电压信号，所述的参考电压信号连接在所述基准信号与比较电路的该输入端之间。
6.根据权利要求1任意一项所述的过压保护电路，其特征在于：所述的过压保护电路应用于Buck、Boost或Buck-Boost拓扑结构的LED驱动电路中。
7.根据权利要求5所述的过压保护电路，其特征在于：所述的比较电路集成于芯片内。
8.一种负载电压调节电路，包括：
分压采样电路，其两端分别连接于负载两端，所述分压采样电路的采样输出端输出表征负载两端电压值的采样电压信号；
运算放大器，其第一输入端接收所述的采样电压信号，其第二输入端接收基准信号，所述的基准信号为负载的高端电压或低端电压；
其中，所述采样电压信号和所述基准信号在运算放大器中进行运算处理，输出电压调节信号，根据所述的电压调节信号来调节负载两端电压的大小，使得表征负载两端电压值的采样电压信号趋近于所述基准信号。
9.根据权利要求8所述的负载电压调节电路，其特征在于：在所述运算放大器的其中一个输入端连接参考电压信号，所述的参考电压信号连接在所述基准信号与运算放大器的该输入端之间。
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