CN108521698A

CN108521698A - 一种过压保护自恢复节能型led驱动电源

Info

Publication number: CN108521698A
Application number: CN201810511605.5A
Authority: CN
Inventors: 卫斌鹏
Original assignee: Individual
Current assignee: Foshan Hongba Electronics Co.,Ltd.
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2018-09-11
Anticipated expiration: 2038-05-25
Also published as: CN108521698B

Abstract

本发明公开了一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源，本发明中：市电通过整流桥整流输出直流电；整流桥的输出端通过开关变压器与负载连接；电源输出通过驱动芯片控制开关；并设置过电压保护电路对电路进行保护，通过NPN三极管将驱动芯片的5脚与开关变压器的线圈连接，本发明通过整流桥对输入的交流电转换为直流电，在整流桥后的直流电和驱动芯片的1脚接入过压保护电路，通过过压保护电路实现在电压过高时保护以驱动芯片为核心的驱动电路，当电压恢复正常之后LED驱动也自动恢复正常工作，降低了维护成本，解决了现有的LED驱动电源在进行过压保护工作后无法自恢复的问题。

Description

一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源

技术领域

本发明属于LED驱动电源技术领域，特别是涉及一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源。

背景技术

LED照明设备，作为现在照明领域的新型照明光源，比传统白炽灯节能80%以上，具有节能、环保等诸多优点。

由芯片MP4026组成的反激式LED驱动电源，结合功率因数校正技术，采用峰值电流模式，高精度恒定输出电流，输入电压范围85-265VAC，功率因数达到95%以上。采样原边电流的大小来控制输出电流恒定，无需光耦等器件就可实现高精度输出恒流控制。该MP4026芯片只有6个引脚，外围电路特别简单，极大减小了成本和体积。采用原边反馈方式，不需采样次级输出电流，带有源因数校正电路，可以极大的提高功率因数，开关损耗小，从而整体效率比较高。内置多重保护功能来加强系统可靠性。

目前，如图2所示，技术的MP4026驱动的过压保护功能是靠压敏电阻ZR来实现的，当输入电压过高得到压敏电阻ZR的电压值时，压敏电阻ZR就会瞬间由开路状态变为导通状态，阻止输入的高电压传递的后面的电路中，保护后面电路的安全。在实践应用中，因输入电压过高压敏电阻ZR一旦导通，压敏电阻ZR和保险F1就会一起损坏，保险F1烧断，压敏电阻ZR也烧毁变为击穿导通状态。这样，虽然保护了后面电路的安全，但是当输入电压恢复正常后，LED驱动也无法工作，整个LED照明设备还得进行维修。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源，通过整流桥对输入的交流电转换为直流电，在整流桥后的直流电和驱动芯片的1脚接入过压保护电路；过压保护电路由单向可控硅、稳压管和匹配电阻构成，通过过压保护电路实现在电压过高时保护以驱动芯片为核心的驱动电路，当电压恢复正常之后LED驱动也自动恢复正常工作，降低了维护成本，解决了现有的LED驱动电源在进行过压保护工作后无法自恢复的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源，包括：市电输入电路、整流桥、过压保护电路、驱动芯片U1、NPN三极管Q2、电源开关管Q1、开关变压器T2和电源输出端；

所述市电输入电路依次通过整流桥、过压保护电路与驱动芯片U1连接；所述驱动芯片U1依次通过电源开关管Q1、开关变压器T2与电源输出端连接；所述驱动芯片U1控制电源输出端的负载输出；

其中，所述驱动芯片U1通过NPN三极管Q2与开关变压器T2连接；所述开关变压器T2一侧设有线圈1、线圈2，所述开关变压器T2另一侧设有线圈3；

其中，所述线圈1并联有一脉冲吸收回路；所述线圈1一端与整流桥输出端连接；所述线圈1的另一端与电源开关管Q1的漏极连接；

其中，所述线圈2一端与内部接地模块连接；所述线圈2另一端通过电阻R12与NPN三极管Q2的基极连接；

其中，所述线圈3一端通过整流二极管D7与电源输出端的正极LED+连接；所述线圈3另一端与电源输出端的负极LED-连接；所述电源输出端的正负极直接并联有一放电电阻R13和滤波电容C9；所述线圈3与线圈2直接设有一隔离电容C8；

所述过压保护电路包括电阻R14、R15和稳压管D8和单向可控硅VS1；所述电阻R14与电阻R15之间串联，所述电阻R14的另一端接整流后的直流电源正极，所述电阻R15的另一端和单向可控硅VS1的阴极接整流后的直流电源的负极，所述稳压管D8负极接入电阻R14和电阻R15之间；所述稳压管D8正极与单向可控硅VS1的控制极连接；所述单向可控硅VS1的阳极接驱动芯片U1的1脚；所述开关变压器T2的线圈2通过NPN三极管Q2的bc结向驱动芯片U1的1脚供电；所述开关变压器T2的线圈2通过NPN三极管Q2的be结向驱动芯片U1的5脚输送零电流检测信号；

所述驱动芯片U1的1脚为电源引脚，所述驱动芯片U1的2脚为输入电压的衰减信号输入端，所述驱动芯片U1的3脚为环路补偿点引脚，所述驱动芯片U1的4脚为接地引脚，所述驱动芯片U1的5脚为原边采样和过零检测引脚，所述驱动芯片U1的6脚为开关管栅驱动引脚；其中，所述1脚与供电电阻R2之间还设有一滤波电容C3和一稳压管D5；所述滤波电容C3一端和稳压管D5的反向输入端与内部接地模块连接；所述滤波电容C3的另一端和稳压管D5的正向输入端与1脚连接；其中，所述2脚通过衰减取样电阻R3、衰减取样电阻R4与整流桥输出端连接，所述2脚通过衰减取样电阻R7与内部接地模块连接；其中，所述衰减取样电阻R7并联一滤波电容C5，所述滤波电容C5对输入至2脚的衰减信号进行滤波；其中，所述3脚与环路补偿电容C6的一端连接；所述环路补偿电容C6的另一端与内部接地模块连接；其中，所述4脚与内部接地模块连接；其中，所述5脚通过限流电阻R11与NPN三极管Q2的发射极连接；所述5脚通过电压取样电阻R5接入到电阻R3与电阻R4之间；所述5脚通过电阻R9分别与电阻R10和N沟道场效应Q1的源极连接；所述电阻R10的另一端与内部接地模块连接；所述5脚还连接有一滤波电容C7；所述滤波电容C7与电阻R9、电阻R10并联连接；其中，所述6脚通过限流电阻与电源开关管Q1的栅极连接。

当市电输入电路输入的市电电压正常时，市电经整流电路整流后变为直流电压，由电阻R14和电阻R15分压得到的电压，不足以使稳压管D8反向导通，稳压管D8反向为断开状态，单向可控硅VS1也为断开状态，对驱动电路的工作没有影响，整个驱动电路正常工作；

当市电输入电路输入的市电电压过高达到280V时，市电经整流电路整流后的直流电压也升高，由电阻R14和电阻R15分压得到的电压，就会使稳压管D8反向导通，稳压管D8反向导通供给了VS1控制极电压使VS1导通；VS1导通后短路了驱动电路U1的1脚的电源电压，驱动电路U1因失去电源电压而停止工作，整个驱动电路也就停止了工作；当市电电压恢复正常时，由电阻R14和电阻R15分压得到的电压也恢复正常，稳压管D8的反向状态由导通变为断开，单向可控硅VS1也断开，驱动芯片U1的1脚的电源电压恢复正常，驱动芯片U1恢复正常工作，整个驱动电路恢复正常工作。实现了电路过压保护自恢复。

优选地，所述市电输入电路通过扼流线圈T1与交流滤波电容C1与整流桥连接；所述整流桥将交流电进行整流输出直流电；所述整流桥的输出端通过滤波电路和过压保护电路与驱动芯片U1和开关变压器T2连接。

优选地，所述滤波电路包括电感L1、电阻R1和电容C2；其中，所述电感L1与电阻R1并联连接之后串联在整流桥的输出端。

优选地，所述脉冲吸收回路包括电容C4、电阻R6和二极管D6；所述电容C4与电阻R6的一端均与线圈1的一端连接；所述电容C4与电阻R6的另一端均与二极管D6的反向输入端连接；所述二极管D6的正向输入端与线圈1的另一端连接。

优选地，所述NPN三极管Q2的集电极分别与驱动芯片U1的1脚和滤波电容C3的一端连接；NPN三极管Q2的发射极通过限流电阻R11与驱动芯片的5脚连接；

当开关变压器的T2的线圈2的感应电流大时，所述开关变压器的T2的线圈2的电压通过NPN三极管Q2的bc结给驱动芯片U1的1脚供电，并且通过NPN三极管Q2的be结给驱动芯片U1的5脚输送零电流检测信号；当开关变压器的T2的线圈2的感应电流变小时，所述NPN三极管Q2控制滤波电容C3中的电压，通过NPN三极管Q2给驱动芯片U1的5脚继续输送零电流检测信号。这时开关变压器的T2的线圈2的感应电流只是驱动NPN三极管Q2，不是直接输送给驱动芯片U1的5脚；在开关变压器的T2的线圈2的感应电流下降至几乎等于0时，滤波电容C3通过NPN三极管Q2输送到驱动芯片U1的5脚的零电流检测信号电压，才能等于0.35V。这样，开关变压器T2中的磁能量就得到了充分的利用，得到了节电的效果。

优选地，所述驱动芯片为MP4026原边反馈驱动芯片。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过整流桥对输入的交流电转换为直流电，在整流桥后的直流电和驱动芯片的1脚接入过压保护电路；过压保护电路由单向可控硅、稳压管和匹配电阻构成，通过过压保护电路实现在电压过高时保护以驱动芯片为核心的驱动电路，当电压恢复正常之后LED驱动也自动恢复正常工作，降低了维护成本，解决了现有的LED驱动电源在进行过压保护工作后无法自恢复的问题。

2、本发明通过设置NPN三极管代替两个二极管向驱动芯片输入驱动电压和过零检测信号；并且通过NPN三极管的放大原理，使开关变压器里的磁能得到充分利用，从而实现节能。

3、本发明通过采用MP4026原边反馈驱动芯片，外围电路简单，极大减小了成本和体积。采用原边反馈方式，不需采样次级输出电流，带有源因数校正电路，可以极大的提高功率因数，开关损耗小，从而整体效率比较高。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源；

图2为现有LED驱动电源芯片MP4026的驱动电路图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施例一

请参阅图1所示，本发明为一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源，包括：市电输入电路、整流桥、过压保护电路、驱动芯片U1、NPN三极管Q2、电源开关管Q1、开关变压器T2和电源输出端；

市电输入电路依次通过整流桥、过压保护电路与驱动芯片U1连接；驱动芯片U1依次通过电源开关管Q1、开关变压器T2与电源输出端连接；驱动芯片U1控制电源输出端的负载输出；其中，驱动芯片U1通过NPN三极管Q2与开关变压器T2连接；开关变压器T2一侧设有线圈1、线圈2，开关变压器T2另一侧设有线圈3；其中，线圈1并联有一脉冲吸收回路；线圈1一端与整流桥输出端连接；线圈1的另一端与电源开关管Q1的漏极连接；其中，线圈2一端与内部接地模块连接；线圈2另一端通过电阻R12与NPN三极管Q2的基极连接；其中，线圈3一端通过整流二极管D7与电源输出端的正极LED+连接；线圈3另一端与电源输出端的负极LED-连接；电源输出端的正负极直接并联有一放电电阻R13和滤波电容C9；线圈3与线圈2直接设有一隔离电容C8；

过压保护电路包括电阻R14、R15和稳压管D8和单向可控硅VS1；电阻R14与电阻R15之间串联，电阻R14的另一端接整流后的直流电源正极，电阻R15的另一端和单向可控硅VS1的阴极接整流后的直流电源的负极，稳压管D8负极接入电阻R14和电阻R15之间；稳压管D8正极与单向可控硅VS1的控制极连接；单向可控硅VS1的阳极接驱动芯片U1的1脚；开关变压器T2的线圈2通过NPN三极管Q2的bc结向驱动芯片U1的1脚供电；开关变压器T2的线圈2通过NPN三极管Q2的be结向驱动芯片U1的5脚输送零电流检测信号；

驱动芯片U1的1脚为电源引脚，驱动芯片U1的2脚为输入电压的衰减信号输入端，驱动芯片U1的3脚为环路补偿点引脚，驱动芯片U1的4脚为接地引脚，驱动芯片U1的5脚为原边采样和过零检测引脚，驱动芯片U1的6脚为开关管栅驱动引脚；其中，1脚与供电电阻R2之间还设有一滤波电容C3和一稳压管D5；滤波电容C3一端和稳压管D5的反向输入端与内部接地模块连接；滤波电容C3的另一端和稳压管D5的正向输入端与1脚连接；其中，2脚通过衰减取样电阻R3、衰减取样电阻R4与整流桥输出端连接，2脚通过衰减取样电阻R7与内部接地模块连接；其中，衰减取样电阻R7并联一滤波电容C5，滤波电容C5对输入至2脚的衰减信号进行滤波；其中，3脚与环路补偿电容C6的一端连接；环路补偿电容C6的另一端与内部接地模块连接；其中，4脚与内部接地模块连接；其中，5脚通过限流电阻R11与NPN三极管Q2的发射极连接；5脚通过电压取样电阻R5接入到电阻R3与电阻R4之间；5脚通过电阻R9分别与电阻R10和N沟道场效应Q1的源极连接；电阻R10的另一端与内部接地模块连接；5脚还连接有一滤波电容C7；滤波电容C7与电阻R9、电阻R10并联连接；其中，6脚通过限流电阻与电源开关管Q1的栅极连接。

本实施例中，市电输入电路通过扼流线圈T1与交流滤波电容C1与整流桥连接；整流桥将交流电进行整流输出直流电；整流桥的输出端通过滤波电路和过压保护电路与驱动芯片U1和开关变压器T2连接。

本实施例中，滤波电路包括电感L1、电阻R1和电容C2；其中，电感L1与电阻R1并联连接之后串联在整流桥的输出端。

本实施例中，脉冲吸收回路包括电容C4、电阻R6和二极管D6；电容C4与电阻R6的一端均与线圈1的一端连接；电容C4与电阻R6的另一端均与二极管D6的反向输入端连接；二极管D6的正向输入端与线圈1的另一端连接。

本实施例中，NPN三极管Q2的集电极分别与驱动芯片U1的1脚和滤波电容C3的一端连接；NPN三极管Q2的发射极通过限流电阻R11与驱动芯片的5脚连接。

本实施例中，驱动芯片为MP4026原边反馈驱动芯片；电源开关管Q1采用N沟道场效应三极管。

具体实施例二

本实施例中，驱动芯片U1的工作过程如下，包括两个工作状态：

电源开关管Q1开启期间：驱动芯片U1开始工作，从6脚输出驱动信号到电源开关管Q1的栅极，电源开关管Q1开启后给开关变压器T2储能，此时驱动芯片U1的5脚检测的是R10送来的电流信号，当此电流信号电压大于驱动芯片U1内部乘法器的输出电压时，6脚停止输出驱动信号，关断电源开关管Q1；

电源开关管Q1关断期间：关断电源开关管Q1后，开关变压器T2对负载开始放电，驱动芯片U1的5脚检测的是NPN三极管Q2送来的零电流检测信号，当零电流检测信号电压下降至0.35V时，驱动芯片U1的6脚再次开始输出驱动信号，电源开关管Q1再次开启。

其中，关断电源开关管Q1后，当开关变压器T2线圈2的感应电流大时，开关变压器T2线圈2的电压通过NPN三极管Q2的bc结给驱动芯片U1的1脚供电，同时通过NPN三极管Q2的be结给驱动芯片U1的5脚输送零电流检测信号。当开关变压器T2线圈2的感应电流变小时，NPN三极管Q2就会控制滤波电容C3中的电压，通过NPN三极管Q2给驱动芯片U1的5脚继续输送零电流检测信号。这时开关变压器T2线圈2的感应电流只是驱动NPN三极管Q2，不是直接输送给驱动芯片U1的5脚。在开关变压器T2线圈2的感应电流下降至几乎等于0时，滤波电容C3通过NPN三极管Q2输送到驱动芯片U1的5脚的零电流检测信号电压，才能等于0.35V。这样，开关变压器T2中的磁能量就得到了充分的利用，得到了节电的效果。

具体实施例三

本实施例中，过电压保护电路的工作过程如下：

由电阻R14、R15和稳压管D8和单向可控硅VS1共同组成过压保护自恢复电路；

当输入的市电电压正常时，经整流桥后的直流电压，由电阻R14、电阻R15分压得到的电压，不足以使稳压管D8反向导通，稳压管D8为断开状态，单向可控硅VS1也为断开状态，对驱动芯片U1的工作没有影响。

当输入的市电电压过高达到280V时，由电阻R14、电阻R15分压得到的电压，就会使稳压管D8反向导通，稳压管D8反向导通后短路了驱动芯片U1的1脚供电，U1失去供电电压就停止了驱动电路的工作，当市电电压恢复正常时，由电阻R14、R15分压得到的电压恢复正常使单向可控硅VS1断开，驱动芯片U1的1脚的工作电压恢复正常，使驱动电路恢复正常工作。

具体实施例四

电源开关管Q1关断期间，当开关变压器T2线圈2的感应电流变小时，NPN三极管Q2的作用是三极管本身的作用，用很小的Ib电流就能控制滤波电容C3中的电压通过NPN三极管Q2给驱动芯片U1的5脚输送零电流检测信号。驱动芯片U1的5脚零电流检测信号的电压值为0.35V，也就是零电流检测信号电压大于0.35V时，电源开关管Q1是关闭的，开关变压器T2线圈3的感应电压可以继续输送给负载。一旦零电流检测信号电压等于0.35V时，电源开关管Q1就会再次开启，开关变压器T2线圈3也立即终止对负载的供电。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims

1.一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源，其特征在于，包括：市电输入电路、整流桥、过压保护电路、驱动芯片U1、NPN三极管Q2、电源开关管Q1、开关变压器T2和电源输出端；

其中，所述驱动芯片U1通过NPN三极管Q2与开关变压器T2连接；所述开关变压器T2一侧设有线圈1、线圈2，所述开关变压器T2另一侧设有线圈3；其中，所述线圈1并联有一脉冲吸收回路；所述线圈1一端与整流桥输出端连接；所述线圈1的另一端与电源开关管Q1的漏极连接；其中，所述线圈2一端与内部接地模块连接；所述线圈2另一端通过电阻R12与NPN三极管Q2的基极连接；其中，所述线圈3一端通过整流二极管D7与电源输出端的正极LED+连接；所述线圈3另一端与电源输出端的负极LED-连接；所述电源输出端的正负极直接并联有一放电电阻R13和滤波电容C9；所述线圈3与线圈2直接设有一隔离电容C8；

所述驱动芯片U1的1脚为电源引脚，所述驱动芯片U1的2脚为输入电压的衰减信号输入端，所述驱动芯片U1的3脚为环路补偿点引脚，所述驱动芯片U1的4脚为接地引脚，所述驱动芯片U1的5脚为原边采样和过零检测引脚，所述驱动芯片U1的6脚为开关管栅驱动引脚；

其中，所述1脚与供电电阻R2之间还设有一滤波电容C3和一稳压管D5；所述滤波电容C3一端和稳压管D5的反向输入端与内部接地模块连接；所述滤波电容C3的另一端和稳压管D5的正向输入端与1脚连接；

其中，所述2脚通过衰减取样电阻R3、衰减取样电阻R4与整流桥输出端连接，所述2脚通过衰减取样电阻R7与内部接地模块连接；其中，所述衰减取样电阻R7并联一滤波电容C5，所述滤波电容C5对输入至2脚的衰减信号进行滤波；

其中，所述3脚与环路补偿电容C6的一端连接；所述环路补偿电容C6的另一端与内部接地模块连接；

其中，所述4脚与内部接地模块连接；

其中，所述5脚通过限流电阻R11与NPN三极管Q2的发射极连接；所述5脚通过电压取样电阻R5接入到电阻R3与电阻R4之间；所述5脚通过电阻R9分别与电阻R10和N沟道场效应Q1的源极连接；所述电阻R10的另一端与内部接地模块连接；所述5脚还连接有一滤波电容C7；所述滤波电容C7与电阻R9、电阻R10并联连接；

其中，所述6脚通过限流电阻与电源开关管Q1的栅极连接。

2.根据权利要求1所述的一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源，其特征在于，所述市电输入电路通过扼流线圈T1与交流滤波电容C1与整流桥连接；所述整流桥将交流电进行整流输出直流电；所述整流桥的输出端通过滤波电路和过压保护电路与驱动芯片U1和开关变压器T2连接。

3.根据权利要求1所述的一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源，其特征在于，所述滤波电路包括电感L1、电阻R1和电容C2；其中，所述电感L1与电阻R1并联连接之后串联在整流桥的输出端。

4.根据权利要求1所述的一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源，其特征在于，所述脉冲吸收回路包括电容C4、电阻R6和二极管D6；所述电容C4与电阻R6的一端均与线圈1的一端连接；所述电容C4与电阻R6的另一端均与二极管D6的反向输入端连接；所述二极管D6的正向输入端与线圈1的另一端连接。

5.根据权利要求1所述的一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源，其特征在于，所述NPN三极管Q2的集电极分别与驱动芯片U1的1脚和滤波电容C3的一端连接；NPN三极管Q2的发射极通过限流电阻R11与驱动芯片的5脚连接。

6.根据权利要求1所述的一种过压保护自恢复节能型LED驱动电源，其特征在于，所述驱动芯片为MP4026原边反馈驱动芯片。