CN106786450A - 过压保护电路及其控制方法和led驱动装置 - Google Patents

过压保护电路及其控制方法和led驱动装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种过压保护电路及其控制方法和LED驱动装置。该过压保护电路包括：电流生成模块，用于生成第一电流和第二电流，其中，第一电流为在电流检测模式下，电流生成模块中的第一场效应晶体管采集可调电阻上的电流得到的电流，第二电流为在开路保护工作模式下，第一场效应晶体管采集可调电阻上的电流得到的电流；电流检测模块，与电流生成模块连接，用于采集并对第一电流和第二电流进行运算，以得到补偿电流；充电模块，用于采集电流生成模块生成的第二电流和电流检测模块运算得到的补偿电流，并根据第二电流和补偿电流对目标电容进行充电。通过本申请，解决了相关技术中由于在潮湿环境下电容充电的电流减小，导致LED出现闪烁现象的问题。

Description

过压保护电路及其控制方法和LED驱动装置
技术领域
本申请涉及过压保护电路技术领域，具体而言，涉及一种过压保护电路及其控制方法和LED驱动装置。
背景技术
LED驱动电源用于为LED提供恒定的输出电流，图1是相关技术中LED驱动电源的系统原理图，具体地，AC交流电经过整流桥和滤波电容C1提供母线电压VIN，母线电压通过R给C2充电以用于芯片供电，芯片内部的DRAIN(漏极)和CS(片选端)之间集成了500V开关管，RCS为芯片的采样电阻，ROVP用于设置系统的保护电压。如果没有保护电路，当LED开路或者没有插灯，输出电容上的电压会一直上升至母线电压，此时插上LED灯会由于高压造成灯损坏。该系统工作在电感电流临界导通模式，具体原理如下：(1)芯片内部集成开关管导通时，电感电流一直上升，当RCS的电压大于内部基准电压VREF时，关断开关管，电感电流上升到最大值IPK，芯片导通时间TON如下：
其中，VIN为母线电压，VLED为负载电压，IPK＝VREF/RCS。
(2)开关管关断时，电感电流从峰值IPK下降，当电感电流降至零时，芯片内部通过检测电路将开关管重新导通，芯片关断时间TOFF如下:
由于系统应用中没有辅助绕组检测负载电压，目前主流芯片内部的过压保护电路是通过ROVP电阻产生TOVP和芯片关断时间TOFF相比较，当检测到TOFF小于TOVP时，反映到电压上为VLED大于VOVP，芯片过压保护电路将开关管强制关断，经过一段时间后重新检测负载电压。
图2是相关技术中的一种过压保护电路的原理图，如图2所示，其中，ROVP为系统上用于设置OVP(电源过压保护电压)的电阻，具体原理为在开关管导通时，控制模块一直将C1电压下拉到零；开关管关断后，控制模块放开下拉，P2的电流开始给电容C1充电，当到达比较器电压VC所需的时间为TOVP:
其中，用于电容C1充电的P2电流如下：
而由开关管关断时间和负载电压关系的公式可得：
当TOFF<TOVP时，反映到负载电压上为VLED>VOVP，开路保护起作用，芯片内部的逻辑模块将开关管关断。
需要说明的是，图2中部分符号说明如下表1所示：
表1
AMP1 运算放大器1
Control 控制模块
Comp 比较器
Logic 逻辑模块
因此，在相关技术中，图2中的电路的缺点在于Tovp由电流给电容充电的时间决定，当在潮湿环境时，VCC对OVP有寄生电阻，从而产生电流灌进OVP，假设VCC(电源电压)对OVP的寄生电阻为RCC，此时P2给电容充电的电流修正为：
用于电容充电的电流减小，从而TOVP增大，导致VOVP变小，如果该电压小于正常工作时的LED负载电压，会出现闪烁现象。
针对相关技术中由于在潮湿环境下电容充电的电流减小，导致LED出现闪烁现象的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种过压保护电路及其控制方法和LED驱动装置，以解决相关技术中由于在潮湿环境下电容充电的电流减小，导致LED出现闪烁现象的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种过压保护电路。该过压保护电路包括：电流生成模块，用于生成第一电流和第二电流，其中，第一电流为在电流检测模式下，电流生成模块中的第一场效应晶体管采集可调电阻上的电流得到的电流，第二电流为在开路保护工作模式下，第一场效应晶体管采集可调电阻上的电流得到的电流；电流检测模块，与电流生成模块连接，用于采集并对第一电流和第二电流进行运算，以得到补偿电流；充电模块，一端与电流检测模块连接，另一端与电流生成模块连接，用于采集电流生成模块生成的第二电流和电流检测模块运算得到的补偿电流，并根据第二电流和补偿电流对目标电容进行充电。
进一步地，电流检测模块包括：第一电流采集单元，其中，第一电流采集单元中的第二场效应晶体管的栅极与第一场效应晶体管的栅极连接，通过第二场效应晶体管的漏极采集第一电流；第二电流采集单元，其中，第二电流采集单元中的第三场效应晶体管的栅极与第一场效应晶体管的栅极连接，通过第三场效应晶体管的漏极采集第二电流；运算单元，用于根据第一电流和第二电流进行运算，以得到补偿电流。
进一步地，充电模块包括：第三电流采集单元，其中，第三电流采集单元中的第四场效应晶体管的栅极与第一场效应晶体管的栅极连接，通过第四场效应晶体管的漏极采集第二电流，第四场效应晶体管的源极与电流检测模块连接，通过第四场效应晶体管的源极采集补偿电流。
进一步地，过压保护电路还包括：比较模块，与充电模块连接，用于从充电模块中获取目标电容的电压，并将获取的目标电容的电压与基准电压进行比较。
进一步地，过压保护电路还包括：逻辑控制模块，一端与比较模块连接，另一端与电源开关管连接，用于根据比较模块的比较结果控制电源开关管的闭合或断开。
进一步地，电流检测模块包括：采样保持电路，与电流检测模块中的目标电阻连接，用于采集电流检测模块中目标电阻上的电压，并保持电压不变。
进一步地，电流生成模块包括：第一开关和第二开关，其中，在电流检测模式下，第一开关断开，且第二开关闭合，其中，可调电阻上的电压为第一电压。
进一步地，在开路保护工作模式下，第一开关闭合，且第二开关断开，其中，可调电阻上的电压为第二电压，第二电压高于第一电压。
根据本申请的一个方面，还提供了一种LED驱动装置，该LED驱动装置包括：以上任一项的过压保护电路。
根据本申请的一个方面，还提供了一种过压保护电路的控制方法，该控制方法包括：采集第一电流和第二电流，其中，第一电流为在电流检测模式下，采集过压保护电路中可调电阻上的电流得到的电流，第二电流为在开路保护工作模式下，采集过压保护电路中可调电阻上的电流得到的电流；对采集到的第一电流和第二电流进行运算，得到补偿电流；以及根据第二电流和补偿电流对过压保护电路中的目标电容进行充电。
进一步地，在根据第二电流和补偿电流对过压保护电路中的目标电容进行充电之后，该控制方法还包括：获取目标电容上的电压；获取过压保护电路上的基准电压；将目标电容上的电压与基准电压进行比较；以及根据比较结果控制过压保护电路上电源开关管的闭合或断开。
在本发明实施例中，过压保护电路包括如下部分：电流生成模块，用于生成第一电流和第二电流，其中，第一电流为在电流检测模式下，电流生成模块中的第一场效应晶体管采集可调电阻上的电流得到的电流，第二电流为在开路保护工作模式下，第一场效应晶体管采集可调电阻上的电流得到的电流；电流检测模块，与电流生成模块连接，用于采集并对第一电流和第二电流进行运算，以得到补偿电流；充电模块，一端与电流检测模块连接，另一端与电流生成模块连接，用于采集电流生成模块生成的第二电流和电流检测模块运算得到的补偿电流，并根据第二电流和补偿电流对目标电容进行充电，解决了相关技术中由于在潮湿环境下电容充电的电流减小，导致LED出现闪烁现象的问题。通过补偿电流对电容充电的电流进行补偿，避免了在潮湿环境下电容充电的电流减小的情况，从而保证过压保护时间(TOVP)不会变大，从而保证了过压保护电压(VOVP)不会变小，也即，过压保护电压VOVP不会小于正常工作时的LED负载电压，即解决了LED会出现闪烁现象，进而达到提高用户体验度的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是相关技术中LED驱动电源的系统原理图；
图2是相关技术中的一种过压保护电路的原理图；
图3是根据本申请实施例提供的一种过压保护电路的示意图；以及
图4是根据本申请实施例提供的一种过压保护电路的原理图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本申请的实施例，提供了一种过压保护电路。
图3是根据本申请实施例提供的一种过压保护电路的示意图。如图3所示，该过压保护电路包括以下部分：电流生成模块、电流检测模块和充电模块。
具体地，电流生成模块，用于生成第一电流和第二电流，其中，第一电流为在电流检测模式下，电流生成模块中的第一场效应晶体管采集可调电阻上的电流得到的电流，第二电流为在开路保护工作模式下，第一场效应晶体管采集可调电阻上的电流得到的电流；电流检测模块，与电流生成模块连接，用于采集并对第一电流和第二电流进行运算，以得到补偿电流；充电模块，一端与电流检测模块连接，另一端与电流生成模块连接，用于采集电流生成模块生成的第二电流和电流检测模块运算得到的补偿电流，并根据第二电流和补偿电流对目标电容进行充电。
通过电流检测模块产生的补偿电流对电容充电的电流进行补偿，避免了在潮湿环境下电容充电的电流减小的情况，从而保证过压保护时间(TOVP)不会变大，从而保证了过压保护电压(VOVP)不会变小，也即，过压保护电压VOVP不会小于正常工作时的LED负载电压，即解决了LED会出现闪烁现象，进而达到提高用户体验度的效果。
可选地，在本申请实施例提供的过压保护电路中，电流检测模块包括：第一电流采集单元，其中，第一电流采集单元中的第二场效应晶体管的栅极与第一场效应晶体管的栅极连接，通过第二场效应晶体管的漏极采集第一电流；第二电流采集单元，其中，第二电流采集单元中的第三场效应晶体管的栅极与第一场效应晶体管的栅极连接，通过第三场效应晶体管的漏极采集第二电流；运算单元，用于根据第一电流和第二电流进行运算，以得到补偿电流。
通过电流检测模块中的第一电流采集单元、第二电流采集单元和运算单元，得到补偿电流。
可选地，在本申请实施例提供的过压保护电路中，充电模块包括：第三电流采集单元，其中，第三电流采集单元中的第四场效应晶体管的栅极与第一场效应晶体管的栅极连接，通过第四场效应晶体管的漏极采集第二电流，第四场效应晶体管的源极与电流检测模块连接，通过第四场效应晶体管的源极采集补偿电流。
通过充电模块中的第三电流采集单元采集第二电流，通过充电模块中的第四场效应晶体管的源极采集补偿电流，从而基于第二电流和补偿电流对目标电容进行充电。
可选地，在本申请实施例提供的过压保护电路中，过压保护电路还包括：比较模块，与充电模块连接，用于从充电模块中获取目标电容的电压，并将获取的目标电容的电压与基准电压进行比较。
该比较模块可以为比较器，通过对负载电压和基准电压进行比较，输出高电平或低电平。
可选地，在本申请实施例提供的过压保护电路中，过压保护电路还包括：逻辑控制模块，一端与比较模块连接，另一端与电源开关管连接，用于根据比较模块的比较结果控制电源开关管的闭合或断开。
在过压保护电路中，逻辑控制模块，根据比较模块的比较结果对电源开关管的闭合或断开。当检测到TOFF小于TOVP时，反映到电压上为VLED大于VOVP，过压保护电路中的逻辑控制模块将开关管强制关断，经过一段时间后重新检测负载电压。
可选地，在本申请实施例提供的过压保护电路中，电流检测模块包括：采样保持电路，与电流检测模块中的目标电阻连接，用于采集电流检测模块中目标电阻上的电压，并保持电压不变。
可选地，在本申请实施例提供的过压保护电路中，电流生成模块包括：第一开关和第二开关，其中，在电流检测模式下，第一开关断开，且第二开关闭合，其中，可调电阻上的电压为第一电压。
可选地，在本申请实施例提供的过压保护电路中，在开路保护工作模式下，第一开关闭合，且第二开关断开，其中，可调电阻上的电压为第二电压，第二电压高于第一电压。
例如，当第一开关闭合，且第二开关断开时进入电流检测模式，在电流检测模式下，可调电阻(ROVP)对应的电压为V1；当第一开关断开，且第二开关闭合时，进入开路保护工作模式，可调电阻(ROVP)对应的电压为2*V1。
具体地，如图4所示，图4是根据本申请实施例提供的一种过压保护电路的原理图，虚线框内的电路为电流检测模块。
需要说明的是，图4中部分符号说明如下表2所示：
表2
AMP1 运算放大器1
AMP2 运算放大器2
Control 控制模块
Comp 比较器
Logic 逻辑模块
每隔一段时间先检测VCC流入OVP的电流值，然后在给电容C1(目标电容)充电时叠加上此电流，其中S1(第一开关)和S2(第二开关)采用互不交叠时钟，也即，S1闭合时，S2断开；S1断开时，S2闭合。
图4中电路的工作原理如下：当开关S2闭合时，S1断开，进入OVP电流检测模式，此时ROVP电阻对应的电压为2*V1，考虑VCC对OVP的寄生电阻RCC，可得流经P1的电流：
该电流经过电阻R1转换为电压，再经过S2和C2采样保持电路，然后通过AMP2(运算放大器2)将电压转化为电流。
当开关S1闭合时，S2断开，进入正常的开路保护工作模式，此时ROVP电阻对应的电压为V1，考虑VCC对OVP的寄生电阻RCC，可得流经P1的电流：
如果N3和N4的电流镜比例为1:2，其余均为1:1，则P5的电流也为I1，流经N4的电流为2*I2，由此可得N5的电流：
故最终用于C1(目标电容)充电的电流I3：
由于V1<<VCC，故从而使开路检测电压不受到因潮湿引起的VCC寄生电阻的影响。因此对电容充电的电流不会减小，从而TOVP不会增大，VOVP不会变小，因此该电压不会出现小于正常工作时的LED负载电压的情况，LED不会出现闪烁现象。也即解决了潮湿环境下系统LED闪灯的情况，提高了产品的质量，提高了用户体验度。
可选的，本申请还提供了一种LED驱动装置，该LED驱动装置包括：以上任一项的过压保护电路。
本申请提供的LED驱动装置，包括以上任一项的过压保护电路，因此，避免了在潮湿环境下，系统LED出现闪烁的情况。
本申请实施例还提供了一种过压保护电路的控制方法，需要说明的是，本申请实施例所提供的过压保护电路的控制方法可以用于本申请实施例的过压保护电路。以下对本申请实施例提供的过压保护电路的控制方法进行介绍。
可选的，本申请还提供了一种过压保护电路的控制方法，该控制方法包括：采集第一电流和第二电流，其中，第一电流为在电流检测模式下，采集过压保护电路中可调电阻上的电流得到的电流，第二电流为在开路保护工作模式下，采集过压保护电路中可调电阻上的电流得到的电流；对采集到的第一电流和第二电流进行运算，得到补偿电流；以及根据第二电流和补偿电流对过压保护电路中的目标电容进行充电。
本申请中提供的过压保护电路的控制方法，通过根据第二电流和补偿电流对过压保护电路中的目标电容进行充电，使开路检测电压不受到因潮湿引起的VCC寄生电阻的影响。因此对电容充电的电流不会减小，从而TOVP不会增大，VOVP不会变小，因此该电压不会出现小于正常工作时的LED负载电压的情况，LED不会出现闪烁现象。也即解决了潮湿环境下系统LED闪灯的情况。
可选地，在本申请实施例提供的过压保护电路的控制方法中，在根据第二电流和补偿电流对过压保护电路中的目标电容进行充电之后，该控制方法还包括：获取目标电容上的电压；获取过压保护电路上的基准电压；将目标电容上的电压与基准电压进行比较；以及根据比较结果控制过压保护电路上电源开关管的闭合或断开。
通过根据目标电容上的电压与基准电压的比较结果控制过压保护电路上电源开关管的闭合或断开，避免了产品(例如LED灯)由于高压造成损坏的问题。保证了产品的质量，提高了用户体验度。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种过压保护电路，其特征在于，包括：
电流生成模块，用于生成第一电流和第二电流，其中，所述第一电流为在电流检测模式下，所述电流生成模块中的第一场效应晶体管采集可调电阻上的电流得到的电流，所述第二电流为在开路保护工作模式下，所述第一场效应晶体管采集所述可调电阻上的电流得到的电流；
电流检测模块，与所述电流生成模块连接，用于采集并对所述第一电流和所述第二电流进行运算，以得到补偿电流；
充电模块，一端与所述电流检测模块连接，另一端与所述电流生成模块连接，用于采集所述电流生成模块生成的所述第二电流和所述电流检测模块运算得到的所述补偿电流，并根据所述第二电流和所述补偿电流对目标电容进行充电。
2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述电流检测模块包括：
第一电流采集单元，其中，所述第一电流采集单元中的第二场效应晶体管的栅极与所述第一场效应晶体管的栅极连接，通过所述第二场效应晶体管的漏极采集所述第一电流；
第二电流采集单元，其中，所述第二电流采集单元中的第三场效应晶体管的栅极与所述第一场效应晶体管的栅极连接，通过所述第三场效应晶体管的漏极采集所述第二电流；
运算单元，用于根据所述第一电流和所述第二电流进行运算，以得到所述补偿电流。
3.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述充电模块包括：
第三电流采集单元，其中，所述第三电流采集单元中的第四场效应晶体管的栅极与所述第一场效应晶体管的栅极连接，通过第四场效应晶体管的漏极采集所述第二电流，所述第四场效应晶体管的源极与所述电流检测模块连接，通过所述第四场效应晶体管的源极采集所述补偿电流。
4.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述过压保护电路还包括：
比较模块，与所述充电模块连接，用于从所述充电模块中获取所述目标电容的电压，并将获取的所述目标电容的电压与基准电压进行比较。
5.根据权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，所述过压保护电路还包括：
逻辑控制模块，一端与所述比较模块连接，另一端与电源开关管连接，用于根据所述比较模块的比较结果控制所述电源开关管的闭合或断开。
6.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述电流检测模块包括：
采样保持电路，与所述电流检测模块中的目标电阻连接，用于采集所述电流检测模块中所述目标电阻上的电压，并保持所述电压不变。
7.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述电流生成模块包括：第一开关和第二开关，其中，
在所述电流检测模式下，所述第一开关断开，且所述第二开关闭合，其中，所述可调电阻上的电压为第一电压。
8.根据权利要求7所述的过压保护电路，其特征在于，
在所述开路保护工作模式下，所述第一开关闭合，且所述第二开关断开，其中，所述可调电阻上的电压为第二电压，所述第二电压低于所述第一电压。
9.一种LED驱动装置，其特征在于，包括：权利要求1至权利要求8中任一项所述的过压保护电路。
10.一种过压保护电路的控制方法，其特征在于，包括：
采集第一电流和第二电流，其中，所述第一电流为在电流检测模式下，采集所述过压保护电路中可调电阻上的电流得到的电流，所述第二电流为在开路保护工作模式下，采集所述过压保护电路中可调电阻上的电流得到的电流；
对采集到的所述第一电流和所述第二电流进行运算，得到补偿电流；以及
根据所述第二电流和所述补偿电流对所述过压保护电路中的目标电容进行充电。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，在根据所述第二电流和所述补偿电流对过压保护电路中的目标电容进行充电之后，所述控制方法还包括：
获取所述目标电容上的电压；
获取所述过压保护电路上的基准电压；
将所述目标电容上的电压与所述基准电压进行比较；以及
根据比较结果控制所述过压保护电路上电源开关管的闭合或断开。
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