CN107995749A - 教室黑板led灯带的驱动短路保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路，包括供电电源、防电源反接电路、储能滤波电路、恒流控制电路、输出镇流电路和采样保护电路，防电源反接电路与供电电源连接，储能滤波电路与防电源反接电路连接，恒流控制电路与储能滤波电路连接，输出镇流电路与恒流控制电路连接，采样保护电路分别与教室黑板LED灯带和恒流控制电路连接；恒流控制电路包括运算放大器、第一三极管、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容。实施本发明的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路，具有以下有益效果：电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。

Description

教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路

技术领域

本发明涉及教育领域，特别涉及一种教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路。

背景技术

教室黑板LED灯带是一款专业应用于教室黑板照明的灯具。其定位于普通教室、音乐教室、自然教室、科技教室、心理咨询室、办公室、会议室、美术室、实验室等环境场合使用，可替代原来使用荧光灯管照明场所。使用环保高新技术LED光源及特殊光学设计，使该灯成为具有防眩光、高节能、耐腐蚀及优美曲线造型等融为一体灯的灯具。教室黑板LED灯带均需要驱动电路的驱动才能正常工作，传统的教室黑板LED灯带的电路结构较为复杂，硬件成本较高。另外，传统的教室黑板LED灯带的电路由于缺少相应的电路保护功能，造成电路的安全性和可靠性不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路，包括供电电源、防电源反接电路、储能滤波电路、恒流控制电路、输出镇流电路和采样保护电路，所述防电源反接电路与所述供电电源连接，所述储能滤波电路与所述防电源反接电路连接、用于滤除所述防电源反接电路输出的电源中的电磁干扰并在所述供电电源断电时提供瞬间电源，所述恒流控制电路与所述储能滤波电路连接、用于将所述储能滤波电路输出的电源进行协调和控制后为教室黑板LED灯带提供恒定的电流，所述输出镇流电路与所述恒流控制电路连接、用于将所述恒流控制电路输出的恒流电源进行镇流处理，为所述教室黑板LED灯带提供稳定的电压，所述采样保护电路分别与所述教室黑板LED灯带和恒流控制电路连接、用于采集所述教室黑板LED灯带输出的电流并将其传送到所述恒流控制电路；

所述恒流控制电路包括运算放大器、第一三极管、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容，所述第一二极管的阳极连接直流电源，所述第一二极管的阴极分别与所述第一电容的一端、第三电阻的一端、第四电阻的一端和第二电阻的一端连接，所述第一电阻的一端与所述储能滤波电路连接，所述第一电阻的另一端分别与所述运算放大器的同相输入端分别、第一电容的另一端和第三电阻的另一端连接，所述第四电阻的另一端分别与所述运算放大器的输出端和第一三极管的基极连接，所述运算放大器的反相输入端分别与所述第二电阻的另一端和第一三极管的发射极连接，所述第一三极管的集电极与所述输出镇流电路连接，所述第四电阻的阻值为22kΩ。

在本发明所述的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路中，所述恒流控制电路还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述运算放大器的输出端连接，所述第二电容的另一端与所述第一三极管的基极连接，所述第二电容的电容值为330pF。

在本发明所述的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路中，所述恒流控制电路还包括第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第一二极管的阴极连接，所述第二二极管的阴极与所述第四电阻的一端连接，所述第二二极管的型号为S-103。

在本发明所述的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路中，所述恒流控制电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第五电阻的另一端与所述第二电阻的另一端连接，所述第五电阻的阻值为18kΩ。

在本发明所述的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路中，所述采样保护电路包括熔断器、桥式整流电路、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第六二极管、第七二极管、第四三极管、第五三极管、第八电容、第九电解电容、第十电解电容、第十一电容、第十二电容和晶闸管，所述熔断器的一端与所述教室黑板LED灯带的一端连接，所述熔断器的另一端与所述桥式整流电路的一个输入端连接，所述桥式整流电路的另一个输入端与所述教室黑板LED灯带的另一端连接，所述桥式整流电路的正输出端分别与所述第八电解电容的正极、第九电阻的一端、第九电解电容的正极和第五三极管的发射极连接，所述第八电解电容的负极与所述桥式整流电路的负输出端连接，所述第九电阻的另一端分别与所述第四三极管的基极和第六二极管的阴极连接，所述第六二极管的阳极与所述第八电解电容的负极连接，第九电解电容的负极与所述第四三极管的发射极连接；

所述第五三极管的基极通过所述第十二电容分别与所述第四三极管的集电极和第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第六二极管的阳极连接，所述第五三极管的集电极分别与所述晶闸管的阳极、第十电解电容的正极和第七二极管的阳极连接，所述晶闸管的阴极分别与所述第十电阻的另一端和第十一电阻的一端连接，所述晶闸管的控制极分别与所述第十电解电容的负极和第十一电阻的另一端连接，所述第十一电解电容的正极分别与所述第七二极管的阴极和恒流控制电路的一端连接，所述第十一电解电容的负极分别与所述第十一电阻的另一端和恒流控制电路的另一端连接，所述第十二电容的电容值为220pF。

在本发明所述的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路中，所述采样保护电路还包括第十二电阻，所述第十二电阻的一端与所述晶闸管的阴极连接，所述第十二电阻的另一端与所述第十电阻的另一端连接，所述第十二电阻的阻值为30kΩ。

在本发明所述的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路中，所述采样保护电路还包括第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述第五三极管的集电极连接，所述第十三电阻的另一端与所述第十电解电容的正极连接，所述第十三电阻的阻值为47kΩ。

实施本发明的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路，具有以下有益效果：由于设有供电电源、防电源反接电路、储能滤波电路、恒流控制电路、输出镇流电路和采样保护电路，恒流控制电路包括运算放大器、第一三极管、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容，该恒流控制电路相对于传统的恒流控制电路，其使用的元器件较少，这样可以降低硬件成本，另外，第四电阻用于进行限流保护，因此路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中恒流控制电路的电路原理图；

图3为所述实施例中采样保护电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路实施例中，该教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路的结构示意图如图1所示。图1中，该教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路包括供电电源1、防电源反接电路2、储能滤波电路3、恒流控制电路4、输出镇流电路5和采样保护电路6，其中，防电源反接电路2与供电电源1连接，储能滤波电路3与防电源反接电路2连接、用于滤除防电源反接电路2输出的电源中的电磁干扰并在供电电源1断电时提供瞬间电源，恒流控制电路4与储能滤波电路3连接、用于将储能滤波电路3输出的电源进行协调和控制后为教室黑板LED灯带提供恒定的电流，输出镇流电路5与恒流控制电路4连接、用于将恒流控制电路4输出的恒流电源进行镇流处理，为教室黑板LED灯带提供稳定的电压，采样保护电路6分别与教室黑板LED灯带和恒流控制电路4连接、用于采集教室黑板LED灯带输出的电流并将其传送到恒流控制电路4。采样保护电路6可起到当恒流控制电路4出现短路时保护电路中的电子元器件的作用。

图2为本实施例中恒流控制电路的电路原理图，图2中，该恒流控制电路4包括运算放大器U1、第一三极管Q1、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一电容C1，其中，第一二极管D1的阳极连接直流电源VCC，第一二极管D1的阴极分别与第一电容C1的一端、第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端和第二电阻R2的一端连接，第一电阻R1的一端与储能滤波电路3连接，第一电阻R1的另一端分别与运算放大器U1的同相输入端分别、第一电容C1的另一端和第三电阻R3的另一端连接，第四电阻R4的另一端分别与运算放大器U1的输出端和第一三极管Q1的基极连接，运算放大器U1的反相输入端分别与第二电阻R2的另一端和第一三极管Q1的发射极连接，第一三极管Q1的集电极与输出镇流电路5连接。

该恒流控制电路4相对于传统的恒流控制电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，这样可以降低硬件成本。另外，第四电阻R4为限流电阻，用于进行限流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第四电阻R4的阻值为22kΩ，当然，在实际应用中，第四电阻R4的阻值可以根据具体情况进行相应调整。

加载在输出镇流电路5上的输出电流I等于流经第二电阻R2的电流，第二电阻R2两端的电压等于第四电阻R4两端的电压减去第一三极管Q1的发射极与基极之间的电压，即，加载在输出镇流电路5上的电流，由于第四电阻R4两端的电压与第一三极管Q1的发射极与基极之间的电压由PN接的压降决定，因而其值为一定值，而第二电阻R2也为一个定值，因此，选取合适的值可将电流稳定输出在设定的恒定值，例如22mA。

本实施例中，该恒流控制电路4还包括第二电容C2，第二电容C2的一端与运算放大器U1的输出端连接，第二电容C2的另一端与第一三极管Q1的基极连接。第二电容C2为耦合电容，用于防止运算放大器U1与第一三极管Q1之间的干扰，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第二电容C2的电容值为330pF，当然，在实际应用中，第二电容C2的电容值可以根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，该恒流控制电路4还包括第二二极管D2，第二二极管D2的阳极与第一二极管D1的阴极连接，第二二极管D2的阴极与第四电阻R4的一端连接。第二二极管D2为限流二极管，用于对第一二极管D1与第四电阻R4之间的支路进行限流保护，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第二二极管D2的型号为S-103，当然，在实际应用中，第二二极管D2还可以选择其他型号具有类似功能的二极管。

本实施例中，该恒流控制电路4还包括第五电阻R5，第五电阻R5的一端与运算放大器U1的反相输入端连接，第五电阻R5的另一端与第二电阻R2的另一端连接。值得一提的是，本实施例中，第五电阻R5的阻值为18kΩ，当然，在实际应用中，第五电阻R5的阻值可以根据具体情况进行相应调整。

图3为本实施例中采样保护电路的电路原理图，图3中，该采样保护电路6包括熔断器FU、桥式整流电路T、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第六二极管D6、第七二极管D7、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第八电容C8、第九电解电容C9、第十电解电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12和晶闸管VS，熔断器FU的一端与教室黑板LED灯带的一端连接，熔断器FU的另一端与桥式整流电路T的一个输入端连接，桥式整流电路T的另一个输入端与教室黑板LED灯带的另一端连接，桥式整流电路T的正输出端分别与第八电解电容C8的正极、第九电阻R9的一端、第九电解电容C9的正极和第五三极管Q5的发射极连接，第八电解电容C8的负极与桥式整流电路T的负输出端连接，第九电阻R9的另一端分别与第四三极管Q4的基极和第六二极管D6的阴极连接，第六二极管D6的阳极与第八电解电容C8的负极连接，第九电解电容C9的负极与第四三极管Q4的发射极连接。

第五三极管Q5的基极通过第十二电容C12分别与第四三极管Q4的集电极和第十电阻R10的一端连接，第十电阻R10的另一端与第六二极管D6的阳极连接，第五三极管Q5的集电极分别与晶闸管VS的阳极、第十电解电容C10的正极和第七二极管D7的阳极连接，晶闸管VS的阴极分别与第十电阻R10的另一端和第十一电阻R11的一端连接，晶闸管VS的控制极分别与第十电解电容C10的负极和第十一电阻R11的另一端连接，第十一电解电容C11的正极分别与第七二极管D7的阴极和恒流控制电路4的一端连接，第十一电解电容C11的负极分别与第十一电阻R11的另一端和恒流控制电路4的另一端连接。

该采样保护电路6相对于传统的采样保护电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，这样可以降低硬件成本。另外，第十二电容C12为耦合电容，用于防止第四三极管Q4与第五三极管Q5之间的干扰，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第十二电容C12的电容值为220pF，当然，在实际应用中，第十二电容C12的电容值可以根据具体情况进行相应调整。

使用时，当电流过载时，第十一电阻R11的压降增大，晶闸管VS导通，使大电流直接流经第九电阻R9与晶闸管VS等组成的保护电路，使熔断器FU熔断，从而能迅速保护供电电源1不被损坏。正常使用时，桥式整流电路T、第八电解电容C8、第四三极管Q4、第五三极管Q5以及第六二极管D6等组成的整流滤波电路能保证整个电路的稳定运行。

本实施例中，该采样保护电路6还包括第十二电阻R12，第十二电阻R12的一端与晶闸管VS的阴极连接，第十二电阻R12的另一端与第十电阻R10的另一端连接。第十二电阻R12为限流电阻，用于对晶闸管VS所在的支路进行线路保护，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第十二电阻R12的阻值为30kΩ，当然，在实际应用中，第十二电阻R12的阻值也可以根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，该采样保护电路6采样保护电路还包括第十三电阻R13，第十三电阻R13的一端与第五三极管Q5的集电极连接，第十三电阻R13的另一端与第十电解电容C10的正极连接。第十三电阻R13为限流电阻，用于对晶闸管VS与第七二极管D7之间的支路进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第十三电阻R13的阻值为47kΩ，当然，在实际应用中，第十三电阻R13的阻值可以根据具体情况进行相应调整。

上述防电源反接电路2、储能滤波电路3和输出镇流电路5均可以采用现有的结构。

总之，本实施例中，该恒流控制电路4相对于传统的恒流控制电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，这样可以降低硬件成本，另外该恒流控制电路4中设有限流电阻，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路，其特征在于，包括供电电源、防电源反接电路、储能滤波电路、恒流控制电路、输出镇流电路和采样保护电路，所述防电源反接电路与所述供电电源连接，所述储能滤波电路与所述防电源反接电路连接、用于滤除所述防电源反接电路输出的电源中的电磁干扰并在所述供电电源断电时提供瞬间电源，所述恒流控制电路与所述储能滤波电路连接、用于将所述储能滤波电路输出的电源进行协调和控制后为教室黑板LED灯带提供恒定的电流，所述输出镇流电路与所述恒流控制电路连接、用于将所述恒流控制电路输出的恒流电源进行镇流处理，为所述教室黑板LED灯带提供稳定的电压，所述采样保护电路分别与所述教室黑板LED灯带和恒流控制电路连接、用于采集所述教室黑板LED灯带输出的电流并将其传送到所述恒流控制电路；

所述恒流控制电路包括运算放大器、第一三极管、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容，所述第一二极管的阳极连接直流电源，所述第一二极管的阴极分别与所述第一电容的一端、第三电阻的一端、第四电阻的一端和第二电阻的一端连接，所述第一电阻的一端与所述储能滤波电路连接，所述第一电阻的另一端分别与所述运算放大器的同相输入端分别、第一电容的另一端和第三电阻的另一端连接，所述第四电阻的另一端分别与所述运算放大器的输出端和第一三极管的基极连接，所述运算放大器的反相输入端分别与所述第二电阻的另一端和第一三极管的发射极连接，所述第一三极管的集电极与所述输出镇流电路连接，所述第四电阻的阻值为22kΩ。

2.根据权利要求1所述的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路，其特征在于，所述恒流控制电路还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述运算放大器的输出端连接，所述第二电容的另一端与所述第一三极管的基极连接，所述第二电容的电容值为330pF。

3.根据权利要求2所述的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路，其特征在于，所述恒流控制电路还包括第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第一二极管的阴极连接，所述第二二极管的阴极与所述第四电阻的一端连接，所述第二二极管的型号为S-103。

4.根据权利要求3所述的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路，其特征在于，所述恒流控制电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第五电阻的另一端与所述第二电阻的另一端连接，所述第五电阻的阻值为18kΩ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路，其特征在于，所述采样保护电路包括熔断器、桥式整流电路、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第六二极管、第七二极管、第四三极管、第五三极管、第八电容、第九电解电容、第十电解电容、第十一电容、第十二电容和晶闸管，所述熔断器的一端与所述教室黑板LED灯带的一端连接，所述熔断器的另一端与所述桥式整流电路的一个输入端连接，所述桥式整流电路的另一个输入端与所述教室黑板LED灯带的另一端连接，所述桥式整流电路的正输出端分别与所述第八电解电容的正极、第九电阻的一端、第九电解电容的正极和第五三极管的发射极连接，所述第八电解电容的负极与所述桥式整流电路的负输出端连接，所述第九电阻的另一端分别与所述第四三极管的基极和第六二极管的阴极连接，所述第六二极管的阳极与所述第八电解电容的负极连接，第九电解电容的负极与所述第四三极管的发射极连接；

所述第五三极管的基极通过所述第十二电容分别与所述第四三极管的集电极和第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第六二极管的阳极连接，所述第五三极管的集电极分别与所述晶闸管的阳极、第十电解电容的正极和第七二极管的阳极连接，所述晶闸管的阴极分别与所述第十电阻的另一端和第十一电阻的一端连接，所述晶闸管的控制极分别与所述第十电解电容的负极和第十一电阻的另一端连接，所述第十一电解电容的正极分别与所述第七二极管的阴极和恒流控制电路的一端连接，所述第十一电解电容的负极分别与所述第十一电阻的另一端和恒流控制电路的另一端连接，所述第十二电容的电容值为220pF。

6.根据权利要求5所述的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路，其特征在于，所述采样保护电路还包括第十二电阻，所述第十二电阻的一端与所述晶闸管的阴极连接，所述第十二电阻的另一端与所述第十电阻的另一端连接，所述第十二电阻的阻值为30kΩ。

7.根据权利要求6所述的教室黑板LED灯带的驱动短路保护电路，其特征在于，所述采样保护电路还包括第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述第五三极管的集电极连接，所述第十三电阻的另一端与所述第十电解电容的正极连接，所述第十三电阻的阻值为47kΩ。