CN106910474B - 一种短路保护电路以及背光驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种短路保护电路以及背光驱动电路，该短路保护电路包括检测电路、分压电路以及触发电路，短路保护电路用于连接电压模块与升压电路，检测电路的输入端连接电压模块的输出端，检测电路的输出端连接升压电路的输入端；检测电路的检测端连接分压电路的输入端，分压电路的输出端连接触发电路的输入端，触发电路的输出端连接变压器的控制端，变压器的输出端连接电压模块的输入端。实施本发明实施例可以在出现短路时，完全关闭升压电路，保护升压电路中的元器件。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种短路保护电路以及背光驱动电路。
背景技术
随着消费类电子产品的快速发展，各类液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)得到了广泛的应用。液晶显示器一般采用发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为背光源，LED背光一般包括LED光源以及LED驱动电路。典型的LED驱动电路由输入电压以及升压电路组成，典型的LED光源由多组LED灯串并联组成，当其中的一组LED灯串的正负极出现短路时，会导致升压电路的电容正负极短路，升压电路无法输出电压到LED。当LED短路时，升压电路虽然不会继续向LED输出电压，但是升压电路中的元器件会一直有较高的电流通过，会损坏升压电路中的元器件，带来安全隐患。
发明内容
本发明公开了一种短路保护电路以及背光驱动电路，可以在出现短路时，完全关闭升压电路，保护升压电路中的元器件。
本发明第一方面公开一种短路保护电路，包括检测电路、分压电路以及触发电路，所述短路保护电路用于连接电压模块与升压电路，其中：
所述检测电路的输入端连接所述电压模块的输出端，所述检测电路的输出端连接所述升压电路的输入端；
所述检测电路的检测端连接所述分压电路的输入端，所述分压电路的输出端连接所述触发电路的输入端，所述触发电路的输出端连接变压器的控制端，所述变压器的输出端连接所述电压模块的输入端；
当所述检测电路检测到所述升压电路的工作电流大于预设电流值时，所述检测电路用于将所述电压模块输出的电压输出到所述分压电路，所述分压电路用于输出分压信号到所述触发电路，所述触发电路用于响应所述分压信号输出短路保护信号至所述变压器，所述变压器用于响应所述短路保护信号停止向所述电压模块输出电压。
本发明实施例第二方面公开一种背光驱动电路，包括变压器、电压模块、升压电路、LED模块以及本发明实施例第一方面所描述的短路保护电路，所述短路保护电路包括检测电路、分压电路以及触发电路，其中：
所述检测电路的输入端连接所述电压模块的输出端，所述检测电路的输出端连接所述升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接所述LED模块。
本发明中，短路保护电路包括检测电路、分压电路以及触发电路，检测电路可以检测升压电路的工作电流，当检测到升压电路的工作电流大于预设电流值时，检测电路将电压模块输出的电压输出到分压电路，分压电路输出分压信号到触发电路，触发电路响应分压信号输出短路保护信号至变压器，变压器响应短路保护信号停止向电压模块输出电压。本发明实施例中的短路保护电路可以在出现短路时，完全关闭升压电路，保护升压电路中的元器件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种短路保护电路的功能模块示意图；
图2是本发明实施例公开的一种短路保护电路的具体结构示意图；
图3是本发明实施例公开的一种背光驱动电路的具体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例进行描述。
本发明实施例公开了一种短路保护电路以及背光驱动电路，可以在出现短路时，完全关闭升压电路，保护升压电路中的元器件。以下分别进行详细说明。
请参阅图1，图1是本发明公开的一种短路保护电路的功能模块示意图。如图1所示，该短路保护电路10包括检测电路11、分压电路12以及触发电路13，短路保护电路10用于连接电压模块20与升压电路30，其中：
检测电路11的输入端连接电压模块20的输出端，检测电路11的输出端连接升压电路30的输入端；升压电路30的输出端连接负载50；
检测电路11的检测端连接分压电路12的输入端，分压电路12的输出端连接触发电路13的输入端，触发电路13的输出端连接变压器40的控制端，变压器40的输出端连接电压模块20的输入端；
当检测电路11检测到升压电路30的工作电流大于预设电流值时，检测电路11将电压模块20输出的电压输出到分压电路12，分压电路12输出分压信号到触发电路13，触发电路13响应分压信号输出短路保护信号至变压器40，变压器40响应短路保护信号停止向电压模块20输出电压。
本发明实施中，负载50可以是任何供电电路中的负载，可以是阻性负载、容性负载、感性负载中的任一种。本发明实施例中的负载50以LED模块为例，LED模块可以由多串LED并联而成，每一串LED又由多个LED组成。当负载50出现短路时，由于负载50短路，导致升压电路30中的工作电流增加。当检测电路11检测到升压电路30的工作电流大于预设电流值时，检测电路11将电压模块20输出的电压输出到分压电路12，分压电路12输出分压信号到触发电路13，触发电路13响应分压信号输出短路保护信号至变压器40，变压器40响应短路保护信号停止向电压模块20输出电压，从而关闭变压器40，以使电压模块20输出为0，从源头上关断电压模块20，保护升压电路30中的元器件(例如电感、二极管等器件)不会由于大电流而受到损坏，防止升压电路30中的元器件在大电流的作用下出现冒烟起火等危险现象，消除安全隐患。
其中，检测电路11可以包括一个三极管，例如，PNP三极管，可以将PNP三极管的发射极连接电压模块20的输出端，将PNP三极管的基极连接升压电路30的输入端，三极管的基极与发射极之间串联一电阻。如果该PNP三极管为硅管，可以设置预设电流值与该电阻之积为0.7V，可以将升压电路30的所有元器件的最大安全工作电流值中选择最小的电流值作为预设电流值，如果升压电路30的工作电流大于预设电流值，由于该PNP三极管的发射极电压与基极电压之差大于0.7V，则该PNP三极管导通，电压模块20输出的电压进入分压电路12。分压电路12将电压模块20输入的电压进行分压并输出给触发电路13，当触发电路13接收到分压电路输入的分压大小大于一定值时，触发电路13输出短路保护信号至变压器40，变压器40停止向电压模块20输出电压。这里的短路保护信号可以是一个高电平信号或者一个低电平信号，用于关断变压器40的输入(即，使得变压器40的初级线圈上没有变化的电压)，以使变压器40没有输出，关断变压器40，进而关断了电压模块20，以使升压电路30停止工作，保护升压电路30中的元器件。
实施图1所示的电路，可以在负载出现短路时，完全关闭升压电路，保护升压电路中的元器件。
请参阅图2，图2是本发明实施例公开的一种短路保护电路的具体结构示意图。如图2所示，该短路保护电路包括检测电路11、分压电路12以及触发电路13，检测电路11用于连接电压模块20与升压电路30。
检测电路11的输入端连接电压模块20的输出端，检测电路11的输出端连接升压电路30的输入端；升压电路30的输出端连接负载50；
检测电路11的检测端连接分压电路12的输入端，分压电路12的输出端连接触发电路13的输入端，触发电路13的输出端连接变压器40的控制端，变压器40的输出端连接电压模块20的输入端；
当检测电路11检测到升压电路30的工作电流大于预设电流值时，检测电路11将电压模块20输出的电压输出到分压电路12，分压电路12输出分压信号到触发电路13，触发电路13响应分压信号输出短路保护信号至变压器40，变压器40响应短路保护信号停止向电压模块20输出电压。
其中，如图2所示，检测电路11包括第一电阻R1和第一三极管T1，第一电阻R1的第一端连接电压模块20的输出端(如图2所示，这里的电压模块20的输出端具体指的是电压模块20的第三电容C3的正极)和第一三极管T1的第一端，第一电阻R1的第二端连接第一三极管T1的第二端以及升压电路30的输入端(如图2所示，这里的升压电路30的输入端指的是电感L1的第一端)，第一三极管T1的集电极连接分压电路12的输入端(如图2所示，这里的分压电路12的输入端具体指的是分压电路的第二电阻R2的第一端)。当所述第一三极管T1是PNP型三极管时，所述第一三极管T1的第一端为发射极，所述第一三极管T1的第二端为基极，如图2所示；所述第一三极管T1是PNP型三极管时，所述第一三极管T1的第一端为基极，所述第一三极管T1的第二端为发射极。
可选的，如图2所示，分压电路12包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2的第一端连接第一三极管T1的集电极，第二电阻R2的第二端连接第三电阻R3的第一端和触发电路13的输入端，第三电阻R3的第二端接地。
可选的，如图2所示，触发电路13包括第二三极管T2、光电耦合器131、PWM控制器132、第一MOS管Q1以及第四电阻R4。
第二三极管T2的第一端连接第三电阻R3的第一端，第二三极管T2的第二端接地，第二三极管T2的集电极连接光电耦合器131的输入端(如图2所示，这里的光电耦合器131的输入端具体指的是光耦合器131的发光二极管的负极)，光电耦合器131的输出端(如图2所示，这里的光电耦合器131的输出端具体指的是光耦合器131的光敏三极管的集电极)连接PWM控制器132的检测端，PWM控制器132的控制端连接第一MOS管Q1的栅极，PWM控制器132的电流检测端IS连接第四电阻R4的第一端以及第一MOS管Q1的第二端，PWM控制器132的电流检测端IS用于检测流经第四电阻R4中的电流，PWM控制器132检测到流经第四电阻R4中的电流过高时，PWM控制器132的控制端输出高电平信号至第一MOS管Q1的栅极，以使第一MOS管Q1截止。第一MOS管Q1的第一端连接变压器40的控制端(如图2所示，这里的变压器40的控制端指的是变压器40的初级线圈42的负极)，第一MOS管Q1的第二端通过第四电阻R4接地。当所述第二三极管T2是NPN型三极管，第一MOS管Q1为NMOS管时，所述第二三极管T2的第一端为基极，所述第二三极管T2的第二端为发射极，所述第一MOS管Q1的第一端为漏极，所述第一MOS管Q1的第二端为源极，如图2所示，当PWM控制器132的检测端检测到光电耦合器131中的受光器中的电流增大后，PWM控制器132的控制端输出低电平信号至第一MOS管Q1的栅极，以使第一MOS管Q1截止；当所述第二三极管T2是NPN型三极管，第一MOS管Q1为PMOS管时，所述第二三极管T2的第一端为基极，所述第二三极管T2的第二端为发射极，所述第一MOS管Q1的第一端为漏极，所述第一MOS管Q1的第二端为源极，当PWM控制器132的检测端检测到光电耦合器131中的受光器中的电流增大后，PWM控制器132的控制端输出高电平信号至第一MOS管Q1的栅极，以使第一MOS管Q1截止；当所述第二三极管T2是PNP型三极管，第一MOS管Q1为NMOS管时，所述第二三极管T2的第一端为发射极，所述第二三极管T2的第二端为基极，所述第一MOS管Q1的第一端为漏极，所述第一MOS管Q1的第二端为源极，当PWM控制器132的检测端检测到光电耦合器131中的受光器中的电流增大后，PWM控制器132的控制端输出低电平信号至第一MOS管Q1的栅极，以使第一MOS管Q1截止；当所述第二三极管T2是PNP型三极管，第一MOS管Q1为PMOS管时，所述第二三极管T2的第一端为发射极，所述第二三极管T2的第二端为基极，所述第一MOS管Q1的第一端为漏极，所述第一MOS管Q1的第二端为源极，当PWM控制器132的检测端检测到光电耦合器131中的受光器中的电流增大后，PWM控制器132的控制端输出高电平信号至第一MOS管Q1的栅极，以使第一MOS管Q1截止。
可选的，如图2所示，触发电路13还可以包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9以及稳压管D4，其中，第六电阻R6的第一端与第八电阻R8的第一端连接检测电路11中第一电阻R1的第一端，第六电阻R6的第二端连接第七电阻R7的第一端以及、稳压管D4的输入端1，第八电阻R8的第二端连接第九电阻R9的第一端以及光电耦合器131中的发光二极管的正极，第九电阻R9的第二端连接稳压管D4的输出端2、第二三极管T2的集电极以及光电耦合器131中的发光二极管的负极，稳压管D4的接地端3与第七电阻R7的第二端接地。其中，第六电阻R6与第七电阻R7构成一个分压电路，第七电阻R7两端的电压作为稳压管D4的输入电压，光电耦合器131中的发光二极管两端的电压由电阻R9两端的电压提供。当短路保护电路10不工作时，光电耦合器131中的发光二极管两端的电压为第九电阻R9两端的电压，当短路保护电路10工作时，光电耦合器131中的发光二极管两端的电压为第九电阻R9两端的电压与稳压管D4的输出电压之和。显然，当短路保护电路10工作时，光电耦合器131中的发光二极管的发光强度增大，光电耦合器131触发PWM控制器132关断第一MOS管Q1，从而从源头上关断变压器40和电压模块20，保护升压电路30中的元器件不会由于大电流而受到损坏，防止升压电路30中的元器件在大电流的作用下出现冒烟起火等危险现象，消除安全隐患。
请参阅图3，图3是本发明实施例公开的一种背光驱动电路的具体结构示意图。如图3所示，该背光驱动电路包括短路保护电路10、变压器40、电压模块20、升压电路30以及LED模块50，短路保护电路10包括检测电路11、分压电路12以及触发电路13，其中：
检测电路11的输入端连接电压模块20的输出端，检测电路11的输出端连接升压电路30的输入端；升压电路30的输出端连接LED模块50。
检测电路11的检测端连接分压电路12的输入端，分压电路12的输出端连接触发电路13的输入端，触发电路13的输出端连接变压器40的控制端，变压器40的输出端连接电压模块20的输入端；
当检测电路11检测到升压电路30的工作电流大于预设电流值时，检测电路11将电压模块20输出的电压输出到分压电路12，分压电路12输出分压信号到触发电路13，触发电路13响应分压信号输出短路保护信号至变压器40，变压器40响应短路保护信号停止向电压模块20输出电压。
当检测电路11检测到升压电路30的工作电流大于预设电流值时，检测电路11将电压模块20输出的电压输出到分压电路12，分压电路12输出分压信号到触发电路13，触发电路13响应分压信号输出短路保护信号至变压器40，变压器40响应短路保护信号停止向电压模块20输出电压，从而关闭变压器40，以使电压模块20输出为0，从源头上关断电压模块20，保护升压电路30中的元器件不会由于大电流而受到损坏，防止升压电路30中的元器件在大电流的作用下出现冒烟起火等危险现象，消除安全隐患。
可选的，如图3所示，升压电路30包括电感L1、第二MOS管Q2、第五电阻R5、第一二极管D1以及第一电容C1，其中：
电感L1的第一端连接检测电路11的输出端(如图3所示，这里的检测电路11的输出端指的是第一电阻R1的第二端)，电感L1的第二端连接第二MOS管Q2的漏极和第一二极管D1的正极、第二MOS管Q2的源极通过第五电阻R5接地，第一二极管D1的负极连接第一电容C1的正极，第一电容C1的负极接地；第二MOS管Q2的栅极连接LED控制器60的第一控制端，第二MOS管Q2的源极连接LED控制器60的检测端。
可选的，如图3所示，升压电路30的输出端(如图3所示，这里的升压电路30的输出端指的是第一二极管D1的负极)连接LED模块50，LED模块50包括并联的多组LED灯串，其中，每一组LED灯串包括至少一个LED灯。图3中示出了两组LED灯串(第一组LED灯串包括LED11、LED12、...LED1M；第二组LED灯串包括LED21、LED22、...LED2N)为例。
可选的，如图3所示，LED控制器60包括至少一个第二控制端，每一组LED灯串还串联一个开关管(如图3所示的第三开关管Q3、第四开关管Q4)，其中，一个第二控制端连接一个开关管的栅极，一个开关管的漏极连接一组LED灯串的负极，每个开关管的源极分别通过接地电阻(如图3所示的第十电阻R10和第十一电阻R11)接地，每个第二控制端连接的开关管均不相同，一串LED通过一个开关管的源极和漏极进行串联，每一串LED串联的开关管均不相同。
可选的，如图3所示，电压模块20包括第二电容C2、第三电容C3、第二二极管D2以及第三二极管D3，第二电容C2的正极连接第三电容C3的正极、第二二极管D2的负极、第三二极管D3的负极以及检测电路11的输入端(如图3所示，这里的检测电路11的输入端指的是第一电阻R1的第一端)，第二二极管D2的正极连接第三二极管D3的正极以及变压器40的正输出端(如图3所示，这里的变压器40的正输出端指的是变压器40的次级线圈的正极)，第二电容C2的负极、第三电容C3的负极以及变压器40的负输出端(如图3所示，这里的变压器40的负输出端指的是变压器40的次级线圈的负极)接地。
可选的，如图3所示，变压器40包括铁芯41、初级线圈42以及次级线圈43，初级线圈42以及次级线圈43分别缠绕在铁芯41上，初级线圈42连接触发电路13的输出端(如图3所示，这里的触发电路13的输出端指的是触发电路13的第一MOS管Q1的漏极)，次级线圈43连接电压模块20的输入端(如图3所示，这里的电压模块20的输入端指的是电压模块20的第二二极管D2的正极)。
可选的，如图3所示，背光驱动电路还可以包括整流滤波模块70，整流滤波模块70用于将输入的交流电进行滤波和整流后输出给变压器40。
其中，图3以第一三极管T1为PNP型三极管、第二三极管T2为NPN型三极管、第一MOS管Q1为NMOS管、第三开关管Q3和第四开关管Q4为NMOS管为例，阐述本发明实施例的工作原理。
当LED模块50中的某一串LED短路时，升压电路30中的电感L1以及第一二极管D1中的电流增大，此时，流经检测电路11的第一电阻R1中的电流也增大，当第一电阻R1中的电流超过预设电流值时，R1两端电压差会大于第一三极管T1的开启电压，导致第一三极管T1导通(即，第一三极管T1的发射极与集电极相当于连通)，第一三极管T1的发射极的电压进入分压电路12，分压电路12有电流通过，即分压电路12开始工作。分压电路12通过第二电阻R2以及第三电阻R3进行分压，分压电路12输出的电压为24V×R3/(R2+R3)，这里需要设置4V×R3/(R2+R3)大于第二三极管T2的开启电压，将第二三极管T2导通(即，第二三极管T2的发射极与集电极相当于连通)，将光电耦合器131中的发光二极管的负极的电压变为0(由于发光二极管的负极的电压之前为稳压管D4的电压，始终为正值，当发光二极管的负极的电压变为0后，发光二极管的亮度增加)，发光二极管的亮度增加光电耦合器131中的受光器(如图3所示的光敏三极管)中的电流增大，PWM控制器132的检测端检测到光电耦合器131中的受光器中的电流增大后，PWM控制器132的控制端输出低电平信号至第一MOS管Q1的栅极，以使第一MOS管Q1截止，从而使得变压器40上没有变化的电压，变压器40的次级输出端没有电压输出，关断变压器40，进而关断了电压模块20，以使升压电路30停止工作，从而保护升压电路30中的元器件(例如，升压电路30中的电感L1、第一二极管D1)。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种短路保护电路，其特征在于，包括检测电路、分压电路以及触发电路，所述短路保护电路用于连接电压模块与升压电路，其中：
所述检测电路的输入端连接所述电压模块的输出端，所述检测电路的输出端连接所述升压电路的输入端；
所述检测电路的检测端连接所述分压电路的输入端，所述分压电路的输出端连接所述触发电路的输入端，所述触发电路的输出端连接变压器的控制端，所述变压器的输出端连接所述电压模块的输入端；
当所述检测电路检测到所述升压电路的工作电流大于预设电流值时，所述检测电路用于将所述电压模块输出的电压输出到所述分压电路，所述分压电路用于输出分压信号到所述触发电路，所述触发电路用于响应所述分压信号输出短路保护信号至所述变压器，所述变压器用于响应所述短路保护信号停止向所述电压模块输出电压。
2.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述检测电路包括第一电阻和第一三极管，其中：
所述第一电阻的第一端连接所述电压模块的输出端和所述第一三极管的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一三极管的第二端，所述第一三极管的集电极连接所述分压电路的输入端。
3.根据权利要求2所述的短路保护电路，其特征在于，所述分压电路包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的第一端连接所述第一三极管的集电极，所述第二电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端和所述触发电路的输入端，所述第三电阻的第二端接地。
4.根据所述权利要求3所述的短路保护电路，其特征在于，所述触发电路包括第二三极管、光电耦合器、PWM控制器、第一MOS管以及第四电阻，其中：
所述第二三极管的第一端连接所述第三电阻的第一端，所述第二三极管的第二端接地，所述第二三极管的集电极连接所述光电耦合器的输入端，所述光电耦合器的输出端连接所述PWM控制器的检测端，所述PWM控制器的控制端连接所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的第一端连接所述变压器的控制端，所述第一MOS管的第二端通过所述第四电阻接地。
5.一种背光驱动电路，其特征在于，包括变压器、电压模块、升压电路、LED模块以及如权利要求1-4任一项所述的短路保护电路，所述短路保护电路包括检测电路、分压电路以及触发电路，其中：
所述检测电路的输入端连接所述电压模块的输出端，所述检测电路的输出端连接所述升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接所述LED模块。
6.根据权利要求5所述的背光驱动电路，其特征在于，所述升压电路包括电感、第二MOS管、第五电阻、第一二极管以及第一电容，其中：
所述电感的第一端连接所述检测电路的输出端，所述电感的第二端连接所述第二MOS管的第一端和所述第一二极管的正极、所述第二MOS管的第二端通过所述第五电阻接地，所述第一二极管的负极连接所述第一电容的正极，所述第一电容的负极接地；所述第二MOS管的栅极连接LED控制器的第一控制端，所述第二MOS管的第二端连接所述LED控制器的检测端。
7.根据权利要求6所述的背光驱动电路，其特征在于，所述升压电路的输出端连接LED模块，所述LED模块包括并联的多组LED灯串，其中，每一组LED灯串包括至少一个LED灯。
8.根据权利要求7所述的背光驱动电路，其特征在于，所述LED控制器包括至少一个第二控制端，所述每一组LED灯串还串联一个开关管，其中，一个第二控制端连接一个开关管的栅极，一个开关管的漏极连接一组LED灯串的负极，每个开关管的源极分别通过接地电阻接地，每个第二控制端连接的开关管均不相同，每一串LED串联的开关管均不相同。
9.根据权利要求5-8任一项所述的背光驱动电路，其特征在于，所述电压模块包括第二电容、第三电容、第二二极管以及第三二极管，所述第二电容的正极连接所述第三电容的正极、所述第二二极管的负极、所述第三二极管的负极以及所述检测电路的输入端，所述第二二极管的正极连接所述第三二极管的正极以及所述变压器的正输出端，所述第二电容的负极、所述第三电容的负极以及所述变压器的负输出端接地。
10.根据权利要求5-8任一项所述的背光驱动电路，其特征在于，所述变压器包括铁芯、初级线圈以及次级线圈，所述初级线圈以及所述次级线圈分别缠绕在所述铁芯上，所述初级线圈连接所述触发电路的输出端，所述次级线圈连接所述电压模块的输入端。
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