CN108599108A - 保护电路、驱动系统、芯片及电路保护方法、驱动方法 - Google Patents

保护电路、驱动系统、芯片及电路保护方法、驱动方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种保护电路、驱动系统、芯片及电路保护方法、驱动方法。其中，所述保护电路用于藉由开关电路驱动负载的电路系统中，其获取用于反映所述负载所在供电母线上电压的电压信号并生成一检测信号，以及当检测到所述检测信号的电压满足预设的电压预警条件时，控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态。本申请解决了直流供电的电子设备的电路保护问题。

Description

保护电路、驱动系统、芯片及电路保护方法、驱动方法
技术领域
本申请涉及驱动电路技术领域，特别是涉及一种保护电路、驱动系统、芯片及电路保护方法、驱动方法。
背景技术
在电器接通瞬间或雷雨天气，电力线和信号线上易叠加振铃波，如产生浪涌现象等，在这种振铃波的干扰下，易电子器件损坏并引起安全风险。例如，一些利用直流供电的电子设备，如LED照明设备等，其中的驱动电路可能因振铃波干扰在未驱动期间而被误触发驱动负载，从而导致负载异常工作。又如，驱动电路还可能因振铃波干扰在驱动期间而产生瞬时过大电压及电流，从而造成其中的半导体器件被击穿，驱动电路受损。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种保护电路、驱动系统、芯片及电路保护方法、驱动方法，用于解决现有技术中直流供电的电子设备的电路保护问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种保护电路，用于藉由开关电路驱动负载的电路系统中，获取用于反映连接所述负载的供电母线上电压的电压信号并生成一检测信号，以及当检测到所述检测信号的电压满足预设的电压预警条件时，控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述保护电路包括：检测单元，从与所述供电母线相连的电器件获取用于反映所述供电母线上的电压信号并转换成一检测信号，根据所述电压预警条件检测所述检测信号，并输出相应的检测结果；控制单元，与所述检测单元的输出端相连，用于当所接收的检测结果表示满足所述电压预警条件时，控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述检测单元包括：采集模块，与所述供电母线相连，用于获取所述供电母线上瞬时电压信号并输出对应瞬时电压信号的检测信号；检测模块，用于根据所述电压预警条件检测所述检测信号，并输出相应的检测结果。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述检测单元包括：采集模块，与所述开关电路相连，用于自所述开关电路上获取用于反映所述供电母线上电压变化的检测信号；检测模块，用于根据所述电压预警条件检测所述检测信号，并输出相应的检测结果。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述采集模块包含开关器，所述开关器的控制端连接所述开关电路，输出端连接所述检测模块并输出检测信号。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述采集模块包含一高通滤波器，所述高通滤波器的一端连接所述开关电路，另一端连接所述检测模块并输出检测信号。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述检测单元包括比较器，其中一输入端接收所述检测信号，另一输入端接收一预警电压阈值；所述比较器比较所述检测信号的电压与预警电压阈值并输出相应的检测结果。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述电压预警条件包含根据所述获取的电压信号而预设的预警电压阈值。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述控制单元包括：延时控制模块，与所述检测单元的输出端连接，用于当所接收的检测结果表示满足所述电压预警条件时输出第一控制信号，以及基于所述检测单元所输出的检测结果产生一延时计时，并在计时超时后输出第二控制信号；开关电路控制模块，与所述延时控制模块的输出端和所述开关电路的控制端连接，用于基于所述第一控制信号控制所述开关电路转入并维持断开状态，以及基于所述第二控制信号解除所维持的断开状态。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述延时控制模块当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件时开始延时计时。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述延时控制模块当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件且延时计时超时后输出所述第二控制信号。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，在延时计时期间，所述延时控制模块基于所接收的表示满足所述电压预警条件的检测结果重新计时。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述开关电路控制模块包括以下任一种：电压调节器，与所述开关电路的控制端相连，用于基于所述第一控制信号和第二控制信号调节所述开关电路的控制端的电压；驱动器，与所述开关电路的输入端相连，用于当所述第一控制信号时不予向所述开关电路输出驱动信号，直至接收到所述第二控制信号为止。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述保护电路的输出端连接所述开关电路中开关单元的控制端，连接所述开关电路中驱动单元的输入端，或者所述开关电路中驱动单元的控制端。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述电路系统为LED驱动系统，所述负载为LED灯。
本申请第二方面提供一种芯片，包括：用于连接设置于供电母线的开关电路的输出端，以及如第一方面任一所述的保护电路，其中，所述保护电路通过所述输出端输出控制指令以控制所述开关电路在一保护期间内维持断开。
本申请第三方面提供一种驱动系统，包括：整流电路，用于将外部交流电整流输出至负载所在供电母线；开关电路，设置于所述供电母线上，用于控制所述供电母线导通或断开；线性补偿电路，用于基于所获取的用以反映供电母线电压的电信号向设置于所述供电母线的开关电路输出线性补偿信号，以供所述开关电路在导通期间利用所述线性补偿信号驱动所述负载；如第一方面任一所述的保护电路，具有用于连接所述开关电路的输出端，用于控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态。
本申请第四方面提供一种电路保护方法，用于藉由开关电路驱动负载的电路系统中，其特征在于，包括：获取并检测用于反映连接所述负载的供电母线上电压的电压信号以得到对应的检测结果；当检测到所述检测结果表示满足预设的电压预警条件时，控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态；当检测到所述检测结果表示不满足预设的电压预警条件时，不予控制所述开关电路转入断开状态。
在本申请的第四方面的某些实施方式中，所述获取并检测用于反映所述负载所在供电母线上电压的电压信号的方式包括：获取所述供电母线上瞬时电压信号并生成对应瞬时电压信号的检测信号；根据电压预警条件检测所述检测信号并得到检测结果。
在本申请的第四方面的某些实施方式中，所述获取并检测用于反映所述负载所在供电母线上电压的电压信号的方式包括：自所述开关电路上获取用于反映所述供电母线上电压变化的检测信号；根据电压预警条件检测所述检测信号并得到检测结果。
在本申请的第四方面的某些实施方式中，根据所述电压预警条件检测所述检测信号并得到检测结果的方式包括：利用比较器比较所述检测信号的电压与预设的预警电压阈值，并输出相应的检测结果。
在本申请的第四方面的某些实施方式中，当检测到所述检测结果表示满足预设的电压预警条件时，所述控制开关电路在一保护期间内维持断开状态的方式包括：当检测到所述检测结果表示满足所述电压预警条件时控制所述开关电路转入并维持断开状态；产生一延时计时，并在计时超时后解除所维持的断开状态。
在本申请的第四方面的某些实施方式中，所述产生一延时计时，并在计时超时后解除所维持的断开状态的步骤包括：当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件时开始延时计时，并在计时超时后解除所维持的断开状态。
在本申请的第四方面的某些实施方式中，所述产生一延时计时，并在计时超时后解除所维持的断开状态的步骤包括：当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件且延时计时超时后解除所维持的断开状。
在本申请的第四方面的某些实施方式中，所述产生一延时计时，并在计时超时后解除所维持的断开状态的步骤包括：基于所接收的表示满足所述电压预警条件的检测结果重新计时，并在重新计时超时后解除所维持的断开状态。
本申请第五方面提供一种驱动方法，包括：将所接收的交流电进行整流处理；基于所获取的用以反映供电母线电压的电信号向设置于所述供电母线的开关电路输出线性补偿信号，以供所述开关电路在导通期间基于所述线性补偿信号驱动所述负载；以及第四方面所述至少一种的电路保护方法中各步骤。
如上所述，本申请的保护电路、驱动系统、芯片及电路保护方法、驱动方法，具有以下有益效果：通过检测到反映供电母线上电压的电压信号是否符合预设的电压预警条件，当符合电压预警条件时，强制断开开关电路并维持一保护时长，由此避免振铃波对电子设备的损坏。
附图说明
图1显示为交流电波形与振铃波波形叠加的示意图。
图2显示为本申请中驱动电路、保护电路、开关电路和负载的电路系统的结构示意框图。
图3显示为本申请中保护电路在一实施方式中的结构框架图。
图4-6显示为本申请中开关单元输入端上电压波形(DRAIN)、对应的检测结果波形(Protect)和控制信号波形(Pull-down)在一实施方式中的波形示意图。
图7-9显示为本申请的所述保护电路在不同具体示例中的电路结构图。
图10显示为本申请的包含上述保护电路的芯片封装示意图。
图11显示为本申请的驱动系统在一实施方式中的结构框图。
图12显示为本申请的所述驱动系统在一实施方式中的电路示意图。
图13显示为本申请的电路保护方法的一种流程图。
图14显示为本申请的驱动方法在一实施方式中的流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一预设阈值可以被称作第二预设阈值，并且类似地，第二预设阈值可以被称作第一预设阈值，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一预设阈值和预设阈值均是在描述一个阈值，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个预设阈值。相似的情况还包括第一音量与第二音量。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示.应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加.此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合.因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
交流电由于具有易产生、传输损失小等优点，是人们生活中不可或缺的供电来源。利用直流供电的电子设备需将所接入的交流电进行整流，再利用驱动电路将整流后的电流处理成可稳定供电的电流并提供给负载。一些直流供电的电子设备利用开关电路将所接收的交流电处理成可驱动负载的供电电流。其中，所述开关电路包括开关单元，还可以包含开关单元的驱动单元；其中，所述开关单元包括但不限于：三极管(BJT)，晶闸管，结型场效应晶体管(JFET)，耗尽型(depletion)MOS功率管等中的任一种。以LED照明设备为例，LED照明设备包含LED灯、开关电路和驱动电路，所述开关电路至少依据所接收到的电压提供导通及断开控制，在导通期间，所述驱动电路调整驱动电流以向LED等提供稳定供电。
请参与图1，其显示为交流电波形与振铃波波形叠加的示意图，如图所示，当在开关电路的导通期间随机叠加了振铃波的交流电Vac经直流处理后传输至LED照明设备时其中的开关电路导通，驱动电路、开关电路和LED灯都将承受瞬时高压及大电流的冲击，LED照明设备中的半导体器件可能因此而被击穿损坏；当在开关电路的断开期间随机叠加振铃波的交流电Vac经直流处理后传输至LED照明设备时，开关电路可能因瞬时变化的电压而导通，导通后的驱动电路、开关电路和LED灯也将承受瞬时大电流的冲击，也可能损坏其中的半导体器件。
以LED照明设备为例并推广至其他利用开关电路驱动负载的电路系统，为保护电子设备中的各电子器件，本申请提供一种保护电路。所述保护电路被设置于电子设备中的电路系统中，所述电路系统连接开关电路。所述电路系统包括负载的驱动电路。所述保护电路用于获取反映连接所述负载的供电母线上电压的电压信号并生成一检测信号，以及当检测到所述检测信号的电压满足预设的电压预警条件时，控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态。
其中，所述供电母线为所述电路系统中的整流单元与负载之间的供电传输线路。在一些示例中，请参阅图2，其显示为驱动电路保护电路、开关电路和负载的电路系统的结构示意框图，其中，所述检测信号可直接获取自供电母线上的电压信号以表示供电母线上实时的瞬时电压。例如，利用导线将供电母线上的电压作为检测信号。又如，利用采样电阻采集供电母线上的电压并作为检测信号。所述检测信号还可以用于反映供电母线上的电压变化。例如，利用高通滤波器对供电母线的电压信号进行滤波处理，并将经高通滤波后的电压信号作为检测信号。又如，利用开关器采集开关电路中开关单元控制端的电压信号并作为检测信号。
其中，所述电压预警条件包括预警电压阈值。根据保护电路的实际设计，所述电压预警条件还包括用于倾向性预测的判断条件。例如所述判断条件包括所生成的检测信号大于等于所述预警电压阈值时确定供电母线上传输了叠加振铃波的供电电压；或者，所述判断条件包括所生成的检测信号小于等于所述预警电压阈值时确定供电母线上传输了叠加振铃波的供电电压。
其中，在所述保护电路基于检测结果维持开关电路处于断开状态期间，开关电路不受其他控制信号控制而执行导通动作。在一些情形下，所述开关电路可以仅受所述保护电路的控制，当保护电路控制开关电路转入断开状态时，开关电路断开供电母线的电路回路，使得负载无法运行，当保护电路控制开关电路解除断开状态时，开关电路导通供电母线的电路回路，使得负载在电路系统的供电调控下运行。在另一些情形下，所述开关电路还受电路系统控制，当保护电路控制开关电路转入断开状态时，开关电路被强制断开供电母线的电路回路，使得负载无法运行，当保护电路控制开关电路解除断开状态时，开关电路不再被强制断开，可按照电路系统中驱动电路的控制信号执行导通/断开操作，使得负载在驱动电路的供电调控下运行。
为此，所述保护电路的输入端连接供电母线、输出端连接开关电路；或者保护电路的输入端和输出端均连接开关电路，其中，保护电路的输入端获取开关电路中一端的电压信号，保护电路的输出端连接开关电路的输入端或控制端。根据实际电路设计，所述开关电路中包含开关单元、或者包含开关单元和驱动单元，所述开关电路的控制端可连接开关单元的控制端或输入端，所述保护电路的输出端连接所述开关电路的控制端，通过控制所述开关电路的控制端电压而使开关电路无法导通，以确保供电母线不构成使负载运行的电路回路。
请参阅图3，其显示为本申请的保护电路在一实施方式中的结构框架图。所述保护电路包含检测单元和控制单元。
所述检测单元从与供电母线相连的电器件获取用于反映所述供电母线上的电压信号并转换成一检测信号，根据所述电压预警条件检测所述检测信号，并输出相应的检测结果。其中，所述电器件包括但不限于用于构成供电母线所在电路回路的导线、负载、开关电路等中的至少一种。
在此，所述检测单元根据获取用于反映所述供电母线上的电压信号的电连接位置而包含相应的电路模块。其中，所述电连接位置为保护电路的输入端与连接于供电母线所在电路回路上的电器件的连接位置。例如，所述电连接位置为所述开关电路与所述负载之间的导线、或负载接入供电母线的接入端等。又如，所述电连接位置为开关电路的控制端、或电路系统中采样供电母线电压信号的采样电路的输出端等。与电连接位置相关地，所述电压预警条件包含根据所述获取的用于反映所述供电母线上的电压信号而预设的预警电压阈值，换言之，所述电压预警条件是根据电连接位置的正常电压范围而预设的预警电压阈值。
在一些实施方式中，如图3所示，所述检测单元包括采集模块和检测模块。其中，所述采集模块与供电母线相连，用于获取所述供电母线上瞬时电压信号并输出对应瞬时电压信号的检测信号。在此，所述采集模块连接供电母线上的任一位置，如连接到负载的接入端。为了防止振铃波击穿开关电路中的半导体器件，所述采集模块连接开关电路接入供电母线所在电路回路的输入端。
在一具体示例中，所述采集模块以导线形式直接实时接收供电母线上的瞬时电压信号，并将所接收的瞬时电压信号作为检测信号传输至检测模块。在另一具体示例中，所述采集模块包含采样电阻，利用采样电阻分压供电母线上的电压，并基于采样电阻的阻抗将分压后所对应的电压信号作为检测信号传输至检测模块。
在另一些实施方式中，所述采集模块连接开关电路，用于自所述开关电路上获取用于反映所述供电母线上电压变化的检测信号。在此，根据实际电路设计，所述采集模块可连接开关电路中开关单元的输入端、输出端或控制端。例如，所述开关单元为栅极驱动的NMOS管，所述采集模块连接NMOS管的漏极、源极或栅极。
在一具体示例中，所述采集模块从开关电路上采集供电母线上瞬时电压信号中的峰值区间以获取用于反映供电母线上电压幅值变化的电压信号。例如，所述采集模块包含一开关器，所述开关器的控制端连接所述开关电路、输出端输出检测信号。又如，所述开关器的输入端可连接一恒定电压(VDD)，控制端连接开关电路中开关单元的输入端或控制端，输出端连接检测模块，当开关器的控制端所接收的电压达到开关器导通条件时开关器导通，对应地，开关器的输出端向检测模块输出的检测信号为电压VDD的高电平信号，反之，则开关器断开，开关器向检测模块输出的检测信号为低电平信号。仍以所述开关器为开关功率管M1为例，根据开关器在电路中的实际连接，开关器的栅极为输入端，漏极为控制端、源极为输出端，其中，开关器的栅极连接一恒压(VDD)、源极连接开关电路中开关单元的控制端(如栅极)、漏极连接检测模块，当开关器的控制端所接收的电压达到开关器导通条件时开关器导通，对应地，开关器输出端向检测模块输出的检测信号为开关电路中开关单元的控制端(如栅极)的瞬时电压信号，反之，则开关器断开，开关器向检测模块输出的检测信号为低电平信号。上述各示例中的恒定电压(VDD)基于电压预警条件中的预警电压阈值而设置。
在另一具体示例中，所述采集模块从开关电路上采集能够反映供电母线上电压变化中高频率区间的电压信号，并输出相应的检测信号。例如，所述采集模块包含一高通滤波器，所述高通滤波器的一端连接所述开关电路，另一端连接所述检测模块并输出检测信号。其中，所述高通滤波器举例由包括电容和电阻构成的滤波器。所述高通滤波器还举例由包括电容、电阻和运算放大器构成的滤波器。以高通滤波器为电容和电阻为例，电容的一端连接开关电路中开关单元的输入端(或控制端)，另一端作为输出端，电阻连接在开关单元的输出端与地之间，当供电母线的电压信号上叠加振铃波时，所述高通滤波器输出包含振铃波频率的检测信号。
所述检测模块用于根据所述电压预警条件检测所述检测信号，并输出相应的检测结果。在此，所述检测模块中包含比较器，其中一输入端接收所述检测信号，另一输入端接收一预警电压阈值；所述比较器比较所述检测信号的电压与预警电压阈值并输出相应的检测结果。例如，比较器的正输入端连接采集模块的输出端以接收所述检测信号、负输入端连接一恒压源以接收一预警电压阈值，当检测信号的电压大于等于预警电压阈值，该比较器输出高电平以表示检测到振铃波的检测结果；反之，则输出低电平以表示供电母线上的电压在正常范围内的检测结果。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解，根据实际电路的设计，所述比较器的正向输入端和负向输入端所接收的电压信号可以互换，并按照与上述示例相反的电平信号表示对应检测结果，在此不再详述。
还需要说明的是，本领域技术人员可根据上述各示例的检测方式更改或替换所述检测单元中的至少部分电路模块，使得输出符合振铃波检测的检测结果的电路结构均应视为本申请范围内的具体示例，在此不再一一详述。其中，根据电路结构，所输出的检测结果的信号形式可有所不同，例如所述检测结果以数字信号形式予以表示等。
所述检测结果被传送至保护电路中的控制单元。所述控制单元根据所述检测结果确定是否强制断开开关电路以保护整个电子设备免受瞬时、高频率、大电流而产生的器件损坏。换言之，所述控制单元当所接收的检测结果表示满足所述电压预警条件时，控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态；当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件时不予控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态。其中，所述保护期间用以防止持续的振铃波对电子设备的干扰。所述保护期间可为固定时长，或者根据实时获得的检测结果的变化而随之调整的时长。
在一些实施方式中，所述控制单元包括逻辑器件组、计时器和开关电路的控制器等，其中，计时器用于计时所述保护期间中的至少部分时长，并在计时超时时输出超时信号。逻辑器件组受实际逻辑设计需要，可包含至少一个逻辑器件，并由各逻辑器件电连接而实现相应逻辑配置。其中，所述逻辑器件包括但不限于与门、或门、与非门、非门、编码器、解码器、选择器等。按照检测结果和计时器所输出的超时信号而确定的控制逻辑，所述逻辑器件组用于输出对开关电路控制器的控制信号。受所述控制信号的控制，控制器控制所述开关电路转入并维持断开状态，以及解除所维持的断开状态。
在一些情形下，所述开关电路可以仅受所述保护电路的控制，当控制单元控制开关电路转入断开状态时，开关电路断开供电母线的电路回路，使得负载无法运行，当控制单元控制开关电路解除断开状态时，开关电路导通供电母线的电路回路，使得负载在电路系统的供电调控下运行。在另一些情形下，所述开关电路还受电路系统控制，当控制单元控制开关电路转入断开状态时，开关电路被强制断开供电母线的电路回路，使得负载无法运行，当控制单元控制开关电路解除断开状态时，开关电路不再被强制断开，可按照电路系统的控制信号执行导通/断开操作，使得负载在电路系统对供电母线的供电调控下运行。
在一些实施方式中，如图3所示，所述控制单元包括：延时控制模块和开关电路控制模块。
所述延时控制模块与所述检测单元的输出端连接，用于当所接收的检测结果表示满足所述电压预警条件时输出第一控制信号，以及基于所述检测单元所输出的检测结果产生一延时计时，并在计时超时后输出第二控制信号。
在此，所述延时控制模块可包含前述逻辑器件组、计时器及外围电器件等；或者根据表示检测结果的信号或信息而设置的用以实现相应处理过程的数字电路。所述延时控制模块当所接收的检测结果表示满足所述电压预警条件时输出第一控制信号，其中，所述第一控制信号用以控制开关电路控制模块强制地将开关电路转入断开状态；与此同时或延时地，产生一延时计时，并在计时超时后输出第二控制信号，其中，所述第二控制信号用以控制开关电路控制模块将开关电路解除从所维持的断开状态。
为有效控制保护期间的时长，在一些实施方式中，所述延时控制模块当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件时开始延时计时。以检测结果为电平信号为例，请参阅图4，其显示为开关单元输入端的电压波形(DRAIN)、对应的检测结果波形(Protect)和控制信号波形(Pull-down)在一实施方式中的波形示意图，其中，Protect高电平信号表示满足所述电压预警条件，低电平信号表示不满足所述电压预警条件。所述延时控制模块通过检测所述检测结果波形的上跳沿输出第一控制信号(控制信号的高电平区间)，并检测所述检测结果波形的下跳沿开始延时计时，直至延时计时超时后，输出第二控制信号(控制信号的低电平区间)。
在另一些实施方式中，所述延时控制模块当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件且延时计时超时后输出所述第二控制信号。仍以检测结果为电平信号为例，请参阅图5，其显示为开关单元输入端电压波形(DRAIN)、对应的检测结果波形(Protect)和控制信号波形(Pull-down)的另一实施方式中的波形示意图，其中，Protect高电平信号表示满足所述电压预警条件，低电平信号表示不满足所述电压预警条件。所述延时控制模块通过检测所述检测结果波形的上跳沿输出第一控制信号(控制信号的高电平区间)，并检测所述检测结果波形的下跳沿开始延时计时，当延时计时超时、且所述检测结果波形为低电平时，输出第二控制信号(控制信号的低电平区间)。
为防止因振铃波持续波动而进行多次检测，在又一些实施方式中，所述延时控制模块在延时计时期间，基于所接收的表示满足所述电压预警条件的检测结果重新计时。仍以检测结果为电平信号为例，请参阅图6，其显示为开关单元输入端电压波形(DRAIN)、对应的检测结果波形(Protect)和控制信号波形(Pull-down)的又一实施方式中的波形示意图，其中，Protect高电平信号表示满足所述电压预警条件，低电平信号表示不满足所述电压预警条件。所述延时控制模块通过检测所述检测结果波形的上跳沿A1输出第一控制信号(控制信号的高电平区间)，并检测所述检测结果波形的下跳沿B1开始延时计时，在延时计时期间，所述延时控制模块当检测到又一上跳沿A2时复位计时器并在检测到下跳沿B2时重新开始计，直至当延时计时超时、且所述检测结果波形持续为低电平时，输出第二控制信号(控制信号的低电平区间)。
需要说明的是，上述延时控制模块按照控制逻辑组合逻辑器件，例如采用逻辑门和触发器的逻辑器件组合实现上述任一示例中的信号逻辑组合，并按照控制逻辑输出相应的第一控制信号和第二控制信号。
所述开关电路控制模块与所述延时控制模块的输出端和所述开关电路的控制端连接，用于基于所述第一控制信号控制所述开关电路转入并维持断开状态，以及基于所述第二控制信号解除所维持的断开状态。
在一些实施方式中，所述开关电路控制模块通过控制开关电路的控制端的电压控制开关电路被强制性断开，以实现开关电路不受来自电路系统中其他电路的控制的目的。在一具体示例中，所述开关电路控制模块包括电压调节器，其与所述开关电路的控制端相连，用于基于所述第一控制信号和第二控制信号调节所述开关电路的控制端的电压。其中，所述电压调节器包含开关器件，利用开关器件导通/断开调节开关电路控制端电压。根据开关电路中控制端的有效/无效电平信号，所述电压调节器所调控的控制端的电压有所不同。以开关电路包括开关单元和驱动单元为例，其中，所述开关单元包含栅极驱动的NMOS功率管，开关单元的控制端为NMOS功率管的栅极，所述电压调节器的输出端连接栅极，当电压调节器接收到第一控制信号时，电压调节器导通使栅极接地以断开NMOS功率管，当电压调节器接收到第二控制信号时，电压调节器断开使得栅极受驱动单元驱动控制。仍以开关电路包括开关单元和驱动单元为例，其中，所述驱动单元包含使能端，则所述电压调节器的输出端连接使能端。
在另一些实施方式中，所述开关电路控制模块通过控制开关电路输入端的驱动信号的电压控制开关电路被强制性断开，以实现开关电路不受来自电路系统中其他电路的控制的目的。在一具体示例中，所述开关电路控制模块包括驱动器，与所述开关电路的输入端相连，用于当所述第一控制信号时不予向所述开关电路输出驱动信号，直至接收到所述第二控制信号为止。其中，所述驱动器包含驱动放大器，利用驱动放大器输出驱动信号/不输出驱动信号控制开关电路相应导通/断开。以开关电路包括开关单元为例，驱动器连接开关单元的输入端，当驱动器接收到第一控制信号时，不予向所述开关电路输出驱动信号，当驱动器接收到第二控制信号时，向所述开关电路输出驱动信号，或者允许电路系统中其他电路的驱动控制信号向所述开关电路输出驱动信号。
基于上述各示例所描述的保护电路，请参阅图7，其显示为所述保护电路在一具体示例中的电路结构图。其中，如图所示，开关电路11包括驱动单元A和开关功率管Mpwr，所述保护电路包括：采集模块21、检测模块22、延时控制模块23和开关电路控制模块24。其中采集模块包括由电容Ccouple和电阻Rpd构成的高通滤波器，其中，电容Ccouple一端连接开关功率管Mpwr的漏极、另一端输出检测信号Vfb。检测模块包括比较器C，其正输入端接收检测信号Vfb、负输入端接收预警电压阈值Vt，输出端输出检测结果Protect电平信号。延时控制模块Turn-off delay中包含计时器和逻辑器件组，其中，所述逻辑器件组包含第一逻辑器件组和第二逻辑器件组(均未于图示)，所述第一逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号控制计时器产生延时计时和复位，所述第二逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号和计时器所输出的超时信号的逻辑配置输出第一控制信号和第二控制信号。所述开关电路控制模块包括连接开关功率管Mpwr栅极的电压调节器(开关功率管Mpd)，在第一控制信号持续期间开关功率管Mpd导通接地，开关功率管Mpwr栅极始终处于低电平；在第二控制信号持续期间，开关功率管Mpd断开，开关功率管Mpwr受驱动单元A的驱动执行导通或断开操作。
基于上述各示例所描述的保护电路，请参阅图8，其显示为所述保护电路在一具体示例中的电路结构图。其中，如图所示，开关电路11包括驱动单元A和开关功率管Mpwr，所述保护电路包括：采集模块31、检测模块32、延时控制模块33和开关电路控制模块34。其中采集模块包括开关器(开关功率管M1和电阻Rpd)，其中，开关功率管M1的源极连接开关功率管Mpwr的栅极，开关功率管M1的栅极连接一恒压源(VDD)，开关功率管M1的漏极输出检测信号Vfb。检测模块包括比较器C，其正输入端接收检测信号Vfb、负输入端接收预警电压阈值Vt，输出端输出检测结果Protect电平信号。延时控制模块Turn-off delay中包含计时器和逻辑器件组，其中，所述逻辑器件组包含第一逻辑器件组和第二逻辑器件组(均未于图示)，所述第一逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号控制计时器产生延时计时和复位，所述第二逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号和计时器所输出的超时信号的逻辑配置输出第一控制信号和第二控制信号。所述开关电路控制模块包括连接开关功率管Mpwr栅极的电压调节器(开关功率管Mpd)，在第一控制信号持续期间开关功率管Mpd导通接地，开关功率管Mpwr栅极始终处于低电平；在第二控制信号持续期间，开关功率管Mpd断开，开关功率管Mpwr受驱动单元A的驱动执行导通或断开操作。
基于上述各示例所描述的保护电路，请参阅图9，其显示为所述保护电路在一具体示例中的电路结构图。其中，如图所示，开关电路11包括驱动单元A和开关功率管Mpwr，所述保护电路包括：采集模块、检测模块42、延时控制模块43和开关电路控制模块44。其中采集模块包括连接至负载导线或采样电阻(均未于图示)以采集供电母线的电压信号VBUS并作为检测信号。检测模块包括比较器C，其正输入端接收检测信号VBUS、负输入端接收预警电压阈值Vt，输出端输出检测结果Protect电平信号。延时控制模块Turn-off delay中包含计时器和逻辑器件组，其中，所述逻辑器件组包含第一逻辑器件组和第二逻辑器件组(均未于图示)，所述第一逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号控制计时器产生延时计时和复位，所述第二逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号和计时器所输出的超时信号的逻辑配置输出第一控制信号和第二控制信号。所述开关电路控制模块包括连接开关功率管Mpwr栅极的电压调节器(开关功率管Mpd)，在第一控制信号持续期间开关功率管Mpd导通接地，开关功率管Mpwr栅极始终处于低电平；在第二控制信号持续期间，开关功率管Mpd断开，开关功率管Mpwr受驱动单元A的驱动执行导通或断开操作。
需要说明的是，上述保护电路的电路结构图仅为示例而非对电路结构的限制，事实上各所划分的模块均可以按照上述描述中的其他示例替代或在此技术上进行改进，所构成的电路结构应视为本申请技术思想下的具体示例。
需要说明的是，本领域技术人员应该知晓，在本申请所述技术思想下的保护电路的电路结构并非仅限于检测单元和控制单元。事实上，按照本申请所述技术思想，所述保护电路可以包括数字转换单元和处理单元，并藉由数字转换单元将所获取的检测信号进行数字化处理，再利用处理单元对数字化的检测信号进行控制逻辑处理并输出相应的控制信号，以使在负载运行期间当受到振铃波干扰时能及时控制开关电路在一保护期间内维持断开状态。
本申请还提供一种芯片，所述芯片用于向藉由开关电路驱动负载的电路系统提供保护电路。所述保护电路如图1-图9及其相应描述所示，在此不再赘述。
请参阅图10，其显示为包含上述保护电路的芯片封装示意图。所述芯片包含多个引脚，其中，所述引脚包括：用于采集反映所述负载所在供电母线上电压信号的第一引脚(Vft或VBUS)、用于接地的第二引脚(GND)、用于输出控制信号的第三引脚(Pull_down)等。当上述保护电路中的恒压电源为外置电源时，所述芯片还包含用于连接恒压电源的第四引脚(VDD)等。其中，所述第一引脚可基于如图1-图9及其相应描述所示接入待保护电路系统中的供电母线和开关电路中的相应接入端。例如，所述第一引脚连接负载的接入端以获取供电母线电压信号VBUS。又如，所述第一引脚连接开关电路中开关单元的控制端以获取用于反映供电母线电压变化的电压信号。所述保护电路通过第三引脚(Pull_down)连接开关电路中的控制端或输入端。例如，所述保护电路通过第三引脚连接开关电路中开关单元的控制端(如栅极)，或者连接开关电路中驱动单元的控制端(如使能端)。
在一些实施方式中，所述保护电路可与线性补偿电路集成在一芯片中。其中，所述线性补偿电路用于基于所获取的用以反映供电母线的电压信号向所述开关电路输出线性补偿信号，以供所述开关电路在导通期间利用所述线性补偿信号驱动所述负载。在此，所述线性补偿线路可包含采样单元和线电压生成单元，其中采样单元连接供电母线，将供电母线的电压信号转换成能够反映电压信号的检测信号，并输入给线电压生成单元，所述线电压生成单元在一基准电压基础上，输出与所述检测信号变化相反的线电压补偿信号，并输出至开关电路。其中，所述开关电路用来控制供电母路导通或断开。在一些实施方式中，所述线性补偿电路还可如公开号CN107623968A中所提供的电路示例，在此不再详述并将其作为具体示例全部引用于此。对应地，集成有所述保护电路和线电压补偿电路的芯片除包含上述第一、第二和第三引脚外，还至少包括：用于采集供电母线电压信号的第五引脚(CS)、用于连接开关电路输入端以输出线性补偿信号(Vref’)的第六引脚等。其中，为提高保护电路和线性补偿电路的集成度，所述保护电路和线性补偿电路可共用芯片上的引脚，例如，线性补偿电路利用第一引脚(VBUS)采集供电母线的电压信号；又如，所述保护电路和线性补偿电路共用第二引脚(GND)、第四引脚(VDD)等。
在又一些实施方式中，所述保护电路、线性补偿电路和至少部分开关电路被集成在一芯片中。在一具体示例中，所述开关电路中的驱动单元被集成在芯片中，根据上述保护电路与驱动单元的多种连接示例中的一种，所述保护电路的输出端连接驱动单元的控制端，所述芯片的引脚包括：上述第一引脚、第二引脚、第五引脚，以及用于将驱动单元的输出端连接开关单元的第七引脚。在又一具体示例中，所述开关电路中的驱动单元和开关单元均被集成在芯片中，根据上述保护电路与驱动单元、开关单元的多种连接示例中的一种，所述保护电路的输出端连接开关单元的控制端，所述芯片的引脚包括：上述第一引脚、第二引脚、第五引脚，以及用于将开关单元的输入端和输出端接入供电母线的第八引脚和第九引脚。
以LED照明设备为例，所述LED照明设备中包含LED灯(即负载)、整流电路、开关电路、线性补偿电路和保护电路等，其中，所述开关电路、线性补偿电路和保护电路被集成在芯片中，所述芯片、整流电路和LED灯均接入供电母线中，其中，所述芯片中的线性补偿电路和保护电路通过引脚(VBUS)连接供电母线以获取电压信号，通过又一引脚(GND)接地；以及所述开关电路的输入端和输出端通过相应引脚连接供电母线以使供电母线的导通和断开受开关电路控制等。
请参阅图11，其显示为本申请驱动系统在一实施方式中的结构框图。所述驱动系统包括整流电路51、开关电路53、线性补偿电路52和保护电路54。
所述整流电路51用于将外部交流电整流输出至负载6所在供电母线。例如所述整流电路51包括由四个二极管构成的整流桥，其将交流电波形转成以半个工频周期为周期的供电波形。
所述开关电路53，设置于所述供电母线上，用于控制所述供电母线导通或断开。其中，所述开关电路53包括驱动单元和开关单元。其中所述驱动单元举例包括驱动放大器，驱动放大器的输入端接收驱动控制信号，输出端连接开关单元。所述开关单元举例包括开关功率管，开关功率管的栅极连接驱动放大器的输出端，漏极和源极接入供电母线。
所述线性补偿电路52，其输出端连接开关电路53中驱动单元的输入端，用于基于所获取的用以反映供电母线电压的电信号向设置于所述供电母线的开关电路53输出线性补偿信号，以供所述开关电路53在导通期间利用所述线性补偿信号驱动所述负载。其中，所述线性补偿电路52用于基于所获取的用以反映供电母线的电压信号向所述开关电路53输出线性补偿信号，以供所述开关电路53在导通期间利用所述线性补偿信号驱动所述负载。在此，所述线性补偿线路可包含采样单元和线电压生成单元，其中采样单元连接供电母线，将供电母线的电压信号转换成能够反映电压信号的检测信号，并输入给线电压生成单元，所述线电压生成单元在一基准电压基础上，输出与所述检测信号变化相反的线电压补偿信号，并输出至开关电路53。其中，所述开关电路53用来控制供电母路导通或断开。在一些实施方式中，所述线性补偿电路52还可如公开号CN107623968A中所提供的电路示例，在此不再详述并将其作为具体示例全部引用于此。
所述保护电路54具有用于连接所述开关电路53的输出端，用于控制所述开关电路53在一保护期间内维持断开状态。在此，所述保护电路54可如图1-图9及所对应描述的方案，在此不再详述。例如，如图11所示，所述保护电路54自供电母线采集电压信号并转换成检测信号，再基于对检测信号的检测控制开关电路在一保护期间内断开。
以LED照明设备为例，请参阅图12，其显示为所述驱动系统在一实施方式中的电路示意图。所述LED照明设备中包含LED灯(即负载)、整流电路71、开关电路73、线性补偿电路72和保护电路(74、75、76和77)等。其中，整流电路将所接收的交流电进行整流输出至供电母线上。所述开关电路包含驱动单元和开关单元，其中，驱动单元包括驱动放大器A，开关单元包括开关功率管Mpwr，驱动放大器A的输出端连接开关功率管Mpwr的栅极，开关功率管Mpwr的漏极和源极接入供电母线所在电路回路。所述线性补偿电路的采样端经由分压单元连接供电母线，输出端连接驱动放大器A的一个输入端，所述驱动放大器A的另一输入端连接开关功率管Mpwr的源极。保护电路的输入端连接开关功率管Mpwr的漏极，且输出端连接开关功率管Mpwr的栅极。
其中，所述保护电路包括采集模块75、检测模块76、延时控制模块77和开关电路控制模块74。其中采集模块包括由电容Ccouple和电阻Rpd构成的高通滤波器，其中，电容Ccouple一端连接开关功率管Mpwr的漏极、另一端输出检测信号Vfb。检测模块包括比较器C，其正输入端接收检测信号Vfb、负输入端接收预警电压阈值Vt，输出端输出检测结果Protect电平信号。延时控制模块Turn-off delay中包含计时器和逻辑器件组，其中，所述逻辑器件组包含第一逻辑器件组和第二逻辑器件组(均未于图示)，所述第一逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号控制计时器产生延时计时和复位，所述第二逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号和计时器所输出的超时信号的逻辑配置输出第一控制信号和第二控制信号。所述开关电路控制模块包括连接开关功率管Mpwr栅极的电压调节器(开关功率管Mpd)，在第一控制信号持续期间开关功率管Mpd导通接地，开关功率管Mpwr栅极始终处于低电平；在第二控制信号持续期间，开关功率管Mpd断开，当经整流的供电信号导通开关功率管Mpwr时，线性补偿电路通过驱动放大器A将补偿的线性补偿信号输出至开关功率管Mpwr的栅极，并经由栅极补偿到供电母线上，以使LED灯稳定工作；当经整流的供电信号不足以导通开关功率管Mpwr时，开关功率管Mpwr断开。
请参阅图13，其显示为电路保护方法的一种流程图。所述电路保护方法可由上述任一种保护电路执行，或者由其他能够执行所述保护方法的保护电路执行，在此不再一一举例。
在步骤S110中，获取并检测用于反映连接所述负载的供电母线上电压的电压信号以得到对应的检测结果。
在此，对应于前述保护电路中的检测单元，所述检测单元根据获取用于反映所述供电母线上的电压信号的电连接位置而包含相应的电路模块，进而将所获取的电压信号转换成检测信号，根据电压预警条件对检测信号进行检测以得到检测结果。其中，所述电连接位置为保护电路的输入端与连接于供电母线所在电路回路上的电器件的连接位置。例如，所述电连接位置为所述开关电路与所述负载之间的导线、或负载接入供电母线的接入端等。又如，所述电连接位置为开关电路的控制端、或电路系统中采样供电母线电压信号的采样电路的输出端等。与电连接位置相关地，所述电压预警条件包含根据所述获取的用于反映所述供电母线上的电压信号而预设的预警电压阈值，换言之，所述电压预警条件是根据电连接位置的正常电压范围而预设的预警电压阈值。
在一些实施方式中，所述步骤S110包括获取所述供电母线上瞬时电压信号并生成对应瞬时电压信号的检测信号。
其中，如图3所示，所述检测单元包括采集模块和检测模块。其中，所述采集模块与供电母线相连，用于获取所述供电母线上瞬时电压信号并输出对应瞬时电压信号的检测信号。在此，所述采集模块连接供电母线上的任一位置，如连接到负载的接入端。为了防止振铃波击穿开关电路中的半导体器件，所述采集模块连接开关电路接入供电母线所在电路回路的输入端。
在一具体示例中，所述采集模块以导线形式直接实时接收供电母线上的瞬时电压信号，并将所接收的瞬时电压信号作为检测信号传输至检测模块。在另一具体示例中，所述采集模块包含采样电阻，利用采样电阻分压供电母线上的电压，并基于采样电阻的阻抗将分压后所对应的电压信号作为检测信号传输至检测模块。
在另一些实施方式中，所述步骤S110包括：自所述开关电路上获取用于反映所述供电母线上电压变化的检测信号。
其中，所述采集模块连接开关电路，用于自所述开关电路上获取用于反映所述供电母线上电压变化的检测信号。在此，根据实际电路设计，所述采集模块可连接开关电路中开关单元的输入端、输出端或控制端。例如，所述开关单元为栅极驱动的NMOS管，所述采集模块连接NMOS管的漏极、源极或栅极。
在一具体示例中，所述采集模块从开关电路上采集供电母线上瞬时电压信号中的峰值区间以获取用于反映供电母线上电压幅值变化的电压信号。例如，所述采集模块包含一开关器，所述开关器的控制端连接所述开关电路、输出端输出检测信号。又如，所述开关器的输入端可连接一恒定电压(VDD)，控制端连接开关电路中开关单元的输入端或控制端，输出端连接检测模块，当开关器的控制端所接收的电压达到开关器导通条件时开关器导通，对应地，开关器的输出端向检测模块输出的检测信号为电压VDD的高电平信号，反之，则开关器断开，开关器向检测模块输出的检测信号为低电平信号。仍以所述开关器为开关功率管M1为例，根据开关器在电路中的实际连接，开关器的栅极为输入端，漏极为控制端、源极为输出端，其中，开关器的栅极连接一恒压(VDD)、源极连接开关电路中开关单元的控制端(如栅极)、漏极连接检测模块，当开关器的控制端所接收的电压达到开关器导通条件时开关器导通，对应地，开关器输出端向检测模块输出的检测信号为开关电路中开关单元的控制端(如栅极)的瞬时电压信号，反之，则开关器断开，开关器向检测模块输出的检测信号为低电平信号。上述各示例中的恒定电压(VDD)基于电压预警条件中的预警电压阈值而设置。
在另一具体示例中，所述采集模块从开关电路上采集能够反映供电母线上电压变化中高频率区间的电压信号，并输出相应的检测信号。例如，所述采集模块包含一高通滤波器，所述高通滤波器的一端连接所述开关电路，另一端连接所述检测模块并输出检测信号。其中，所述高通滤波器举例由包括电容和电阻构成的滤波器。所述高通滤波器还举例由包括电容、电阻和运算放大器构成的滤波器。以高通滤波器为电容和电阻为例，电容的一端连接开关电路中开关单元的输入端(或控制端)，另一端作为输出端，电阻连接在开关单元的输出端与地之间，当供电母线的电压信号上叠加振铃波时，所述高通滤波器输出包含振铃波频率的检测信号。
所述步骤还包括根据所述电压预警条件检测所述检测信号，并输出相应的检测结果的步骤。在此，所述检测模块中包含比较器，其中一输入端接收所述检测信号，另一输入端接收一预警电压阈值；所述比较器比较所述检测信号的电压与预警电压阈值并输出相应的检测结果。例如，比较器的正输入端连接采集模块的输出端以接收所述检测信号、负输入端连接一恒压源以接收一预警电压阈值，当检测信号的电压大于等于预警电压阈值，该比较器输出高电平以表示检测到振铃波的检测结果；反之，则输出低电平以表示供电母线上的电压在正常范围内的检测结果。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解，根据实际电路的设计，所述比较器的正向输入端和负向输入端所接收的电压信号可以互换，并按照与上述示例相反的电平信号表示对应检测结果，在此不再详述。
还需要说明的是，本领域技术人员可根据上述各示例的检测方式更改或替换所述检测单元中的至少部分电路模块，使得输出符合振铃波检测的检测结果的电路结构均应视为本申请范围内的具体示例，在此不再一一详述。其中，根据电路结构，所输出的检测结果的信号形式可有所不同，例如所述检测结果以数字信号形式予以表示等。
所述检测结果被传送至保护电路中的控制单元以执行步骤S120。
在步骤S120中，当检测到所述检测结果表示满足预设的电压预警条件时，控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态；当检测到所述检测结果表示不满足预设的电压预警条件时，不予控制所述开关电路转入断开状态。
在此，所述步骤S120对应于前述保护电路中的控制单元的执行过程。所述控制单元根据所述检测结果确定是否强制断开开关电路以保护整个电子设备免受瞬时、高频率、大电流而产生的器件损坏。换言之，所述控制单元当所接收的检测结果表示满足所述电压预警条件时，控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态；当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件时不予控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态。其中，所述保护期间用以防止持续的振铃波对电子设备的干扰。所述保护期间可为固定时长，或者根据实时获得的检测结果的变化而随之调整的时长。
在一些实施方式中，所述步骤S120包括：当检测到所述检测结果表示满足所述电压预警条件时当所接收的检测结果表示满足所述电压预警条件时控制所述开关电路转入并维持断开状态，以及产生一延时计时，并在计时超时后解除所维持的断开状态。
其中，未执行上述步骤，所述控制单元包括逻辑器件组、计时器和开关电路的控制器等，其中，计时器用于计时所述保护期间中的至少部分时长，并在计时超时时输出超时信号。逻辑器件组受实际逻辑设计需要，可包含至少一个逻辑器件，并由各逻辑器件电连接而实现相应逻辑配置。其中，所述逻辑器件包括但不限于与门、或门、与非门、非门、编码器、解码器、选择器等。按照检测结果和计时器所输出的超时信号而确定的控制逻辑，所述逻辑器件组用于输出对开关电路控制器的控制信号。受所述控制信号的控制，控制器控制所述开关电路转入并维持断开状态，以及解除所维持的断开状态。
在一些情形下，所述开关电路可以仅受所述保护电路的控制，当控制单元控制开关电路转入断开状态时，开关电路断开供电母线的电路回路，使得负载无法运行，当控制单元控制开关电路解除断开状态时，开关电路导通供电母线的电路回路，使得负载在电路系统的供电调控下运行。在另一些情形下，所述开关电路还受电路系统控制，当控制单元控制开关电路转入断开状态时，开关电路被强制断开供电母线的电路回路，使得负载无法运行，当控制单元控制开关电路解除断开状态时，开关电路不再被强制断开，可按照电路系统的控制信号执行导通/断开操作，使得负载在电路系统对供电母线的供电调控下运行。
在一些实施方式中，如图3所示，所述控制单元包括：延时控制模块和开关电路控制模块。
所述延时控制模块执行当所接收的检测结果表示满足所述电压预警条件时输出第一控制信号，以及基于所述检测单元所输出的检测结果产生一延时计时，并在计时超时后输出第二控制信号两步骤。
在此，所述延时控制模块可包含前述逻辑器件组、计时器及外围电器件等；或者根据表示检测结果的信号或信息而设置的用以实现相应处理过程的数字电路。所述延时控制模块当所接收的检测结果表示满足所述电压预警条件时输出第一控制信号，其中，所述第一控制信号用以控制开关电路控制模块强制地将开关电路转入断开状态；与此同时或延时地，产生一延时计时，并在计时超时后输出第二控制信号，其中，所述第二控制信号用以控制开关电路控制模块将开关电路解除从所维持的断开状态。
为有效控制保护期间的时长，在一些实施方式中，所述延时控制模块还可以执行以下步骤：当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件时开始延时计时。以检测结果为电平信号为例，请参阅图4，其显示为开关单元输入端电压波形(DRAIN)、对应的检测结果波形(Protect)和控制信号波形(Pull-down)在一实施方式中的波形示意图，其中，高电平信号表示满足所述电压预警条件，低电平信号表示不满足所述电压预警条件。所述延时控制模块通过检测所述检测结果波形的上跳沿输出第一控制信号(控制信号的高电平区间)，并检测所述检测结果波形的下跳沿开始延时计时，直至延时计时超时后，输出第二控制信号(控制信号的低电平区间)。
在另一些实施方式中，所述延时控制模块还可以执行以下步骤：当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件且延时计时超时后输出所述第二控制信号。仍以检测结果为电平信号为例，请参阅图5，其显示为开关单元输入端电压波形(DRAIN)、对应的检测结果波形(Protect)和控制信号波形(Pull-down)的另一实施方式中的波形示意图，其中，高电平信号表示满足所述电压预警条件，低电平信号表示不满足所述电压预警条件。所述延时控制模块通过检测所述检测结果波形的上跳沿输出第一控制信号(控制信号的高电平区间)，并检测所述检测结果波形的下跳沿开始延时计时，当延时计时超时、且所述检测结果波形为低电平时，输出第二控制信号(控制信号的低电平区间)。
为防止因振铃波持续波动而进行多次检测，在又一些实施方式中，所述延时控制模块还可以执行以下步骤：在延时计时期间，基于所接收的表示满足所述电压预警条件的检测结果重新计时。仍以检测结果为电平信号为例，请参阅图6，其显示为开关单元输入端电压波形(DRAIN)、对应的检测结果波形(Protect)和控制信号波形(Pull-down)的又一实施方式中的波形示意图，其中，高电平信号表示满足所述电压预警条件，低电平信号表示不满足所述电压预警条件。所述延时控制模块通过检测所述检测结果波形的上跳沿A1输出第一控制信号(控制信号的高电平区间)，并检测所述检测结果波形的下跳沿B1开始延时计时，在延时计时期间，所述延时控制模块当检测到又一上跳沿A2时复位计时器并在检测到下跳沿B2重新开始计时，直至当延时计时超时、且所述检测结果波形持续为低电平时，输出第二控制信号(控制信号的低电平区间)。
需要说明的是，上述延时控制模块按照控制逻辑而组合逻辑器件，例如采用逻辑门和触发器的逻辑器件组合实现上述任一示例中的信号逻辑组合，并按照控制逻辑输出相应的第一控制信号和第二控制信号。
所述开关电路控制模块与所述延时控制模块的输出端和所述开关电路的控制端连接，用于基于所述第一控制信号控制所述开关电路转入并维持断开状态，以及基于所述第二控制信号解除所维持的断开状态。
在一些实施方式中，所述开关电路控制模块通过控制开关电路的控制端的电压控制开关电路被强制性断开，以实现开关电路不受来自电路系统中其他电路的控制的目的。在一具体示例中，所述开关电路控制模块包括电压调节器，与所述开关电路的控制端相连，用于基于所述第一控制信号和第二控制信号调节所述开关电路的控制端的电压。其中，所述电压调节器包含开关器件，利用开关器件导通/断开调节开关电路控制端电压。根据开关电路中控制端的有效/无效电平信号，所述电压调节器所调控的控制端的电压有所不同。以开关电路包括开关单元和驱动单元为例，其中，所述开关单元包含栅极驱动的NMOS功率管，开关单元的控制端为NMOS功率管的栅极，所述电压调节器的输出端连接栅极，当电压调节器接收到第一控制信号时，电压调节器导通使栅极接地以断开NMOS功率管，当电压调节器接收到第二控制信号时，电压调节器断开使得栅极受驱动单元驱动控制。仍以开关电路包括开关单元和驱动单元为例，其中，所述驱动单元包含使能端，则所述电压调节器的输出端连接使能端。
在另一些实施方式中，所述开关电路控制模块通过控制开关电路输入端的驱动信号的电压控制开关电路被强制性断开，以实现开关电路不受来自电路系统中其他电路的控制的目的。在一具体示例中，所述开关电路控制模块包括驱动器，与所述开关电路的输入端相连，用于当所述第一控制信号时不予向所述开关电路输出驱动信号，直至接收到所述第二控制信号为止。其中，所述驱动器包含驱动放大器，利用驱动放大器输出驱动信号/不输出驱动信号控制开关电路相应导通/断开。以开关电路包括开关单元为例，驱动器连接开关单元的输入端，当驱动器接收到第一控制信号时，不予向所述开关电路输出驱动信号，当驱动器接收到第二控制信号时，向所述开关电路输出驱动信号，或者允许电路系统中其他电路的驱动控制信号向所述开关电路输出驱动信号。
基于上述各示例所描述的保护电路，请参阅图7，其显示为所述保护电路在一具体示例中的电路结构图。按照图7中所示的电路结构的连接关系，所述电路保护方法执行过程如下所述：开关电路11包括驱动单元A和开关功率管Mpwr，所述保护电路包括：采集模块21、检测模块22、延时控制模块23和开关电路控制模块24。其中采集模块包括由电容Ccouple和电阻Rpd构成的高通滤波器，其中，电容Ccouple一端连接开关功率管Mpwr的漏极、另一端输出检测信号Vfb。检测模块包括比较器C，其正输入端接收检测信号Vfb、负输入端接收预警电压阈值Vt，输出端输出检测结果Protect电平信号。延时控制模块Turn-off delay中包含计时器和逻辑器件组，其中，所述逻辑器件组包含第一逻辑器件组和第二逻辑器件组(均未于图示)，所述第一逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号控制计时器产生延时计时和复位，所述第二逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号和计时器所输出的超时信号的逻辑配置输出第一控制信号和第二控制信号。所述开关电路控制模块包括连接开关功率管Mpwr栅极的电压调节器(开关功率管Mpd)，在第一控制信号持续期间开关功率管Mpd导通接地，开关功率管Mpwr栅极始终处于低电平；在第二控制信号持续期间，开关功率管Mpd断开，开关功率管Mpwr受驱动单元A的驱动执行导通或断开操作。
基于上述各示例所描述的保护电路，请参阅图8，其显示为所述保护电路在一具体示例中的电路结构图。其中，按照图8中所示的电路结构的连接关系，所述电路保护方法执行过程如下所述：开关电路11包括驱动单元A和开关功率管Mpwr，所述保护电路包括：采集模块31、检测模块32、延时控制模块33和开关电路控制模块34。其中采集模块包括开关器(开关功率管M1和电阻Rpd)，其中，开关功率管M1的源极连接开关功率管Mpwr的栅极，开关功率管M1的栅极连接一恒压源(VDD)，开关功率管M1的漏极输出检测信号Vfb。检测模块包括比较器C，其正输入端接收检测信号Vfb、负输入端接收预警电压阈值Vt，输出端输出检测结果Protect电平信号。延时控制模块Turn-off delay中包含计时器和逻辑器件组，其中，所述逻辑器件组包含第一逻辑器件组和第二逻辑器件组(均未于图示)，所述第一逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号控制计时器产生延时计时和复位，所述第二逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号和计时器所输出的超时信号的逻辑配置输出第一控制信号和第二控制信号。所述开关电路控制模块包括连接开关功率管Mpwr栅极的电压调节器(开关功率管Mpd)，在第一控制信号持续期间开关功率管Mpd导通接地，开关功率管Mpwr栅极始终处于低电平；在第二控制信号持续期间，开关功率管Mpd断开，开关功率管Mpwr受驱动单元A的驱动执行导通或断开操作。
基于上述各示例所描述的保护电路，请参阅图9，其显示为所述保护电路在一具体示例中的电路结构图。其中，按照图9中所示的电路结构的连接关系，所述电路保护方法执行过程如下所述：开关电路11包括驱动单元A和开关功率管Mpwr，所述保护电路包括：采集模块、检测模块42、延时控制模块43和开关电路控制模块44。其中采集模块包括连接至负载导线或采样电阻(均未于图示)以采集供电母线的电压信号VBUS并作为检测信号。检测模块包括比较器C，其正输入端接收检测信号VBUS、负输入端接收预警电压阈值Vt，输出端输出检测结果Protect电平信号。延时控制模块Turn-off delay中包含计时器和逻辑器件组，其中，所述逻辑器件组包含第一逻辑器件组和第二逻辑器件组(均未于图示)，所述第一逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号控制计时器产生延时计时和复位，所述第二逻辑器件组基于所接收的Protect电平信号和计时器所输出的超时信号的逻辑配置输出第一控制信号和第二控制信号。所述开关电路控制模块包括连接开关功率管Mpwr栅极的电压调节器(开关功率管Mpd)，在第一控制信号持续期间开关功率管Mpd导通接地，开关功率管Mpwr栅极始终处于低电平；在第二控制信号持续期间，开关功率管Mpd断开，开关功率管Mpwr受驱动单元A的驱动执行导通或断开操作。
请参阅图14，其显示为本申请的驱动方法在一实施方式中的流程图。其中，所述驱动方法可由前述驱动系统执行，或由其他能够执行所述驱动方法的驱动系统来执行。
在步骤S210中，将所接收的交流电进行整流处理。
在此，本步骤可由整流电路执行。例如所述整流电路包括由四个二极管构成的整流桥，其将交流电波形转成以半个工频周期为周期的供电波形。
在步骤S220中，基于所获取的用以反映供电母线电压的电信号向设置于所述供电母线的开关电路输出线性补偿信号，以供所述开关电路在导通期间基于所述线性补偿信号驱动所述负载。
在此，本步骤可由线性补偿电路来执行。在开关电路导通期间，所述线性补偿电路基于所获取的用以反映供电母线的电压信号向所述开关电路输出线性补偿信号。在此，所述线性补偿线路可包含采样单元和线电压生成单元，其中采样单元连接供电母线，将供电母线的电压信号转换成能够反映电压信号的检测信号，并输入给线电压生成单元，所述线电压生成单元在一基准电压基础上，输出与所述检测信号变化相反的线电压补偿信号，并输出至开关电路。其中，所述开关电路用来控制供电母路导通或断开。在一些实施方式中，所述线性补偿电路还可如公开号CN107623968A中所提供的电路示例，在此不再详述并将其作为具体示例全部引用于此。
在步骤S230中，获取并检测用于反映所述负载所在供电母线上电压的电压信号以得到对应的检测结果。
在步骤S240中，当检测到所述检测结果表示满足预设的电压预警条件时，控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态；当检测到所述检测结果表示不满足预设的电压预警条件时，不予控制所述开关电路转入断开状态。
在此，所述步骤S230和S240与前述步骤S110和S120对应，在此不再详述。所述保护电路基于检测结果控制开关电路维持断开状态期间，线性电压补偿电路不予输出线性电压补偿信号直至解除所维持的断开状态且开关电路导通后，输出线性补偿信号。
综上所述，本申请提供的保护电路、驱动系统、芯片及电路保护方法、驱动方法，通过检测到反映供电母线上电压的电压信号是否符合预设的电压预警条件，当符合电压预警条件时，强制断开开关电路并维持一保护时长，由此避免振铃波对电子设备的损坏。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (26)

1.一种保护电路，用于藉由开关电路驱动负载的电路系统中，其特征在于，获取用于反映连接所述负载的供电母线上电压的电压信号并生成一检测信号，以及当检测到所述检测信号的电压满足预设的电压预警条件时，控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，包括：
检测单元，从与所述供电母线相连的电器件获取用于反映所述供电母线上的电压信号并转换成一检测信号，根据所述电压预警条件检测所述检测信号，并输出相应的检测结果；
控制单元，与所述检测单元的输出端相连，用于当所接收的检测结果表示满足所述电压预警条件时，控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态。
3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述检测单元包括：
采集模块，与所述供电母线相连，用于获取所述供电母线上瞬时电压信号并输出对应瞬时电压信号的检测信号；
检测模块，用于根据所述电压预警条件检测所述检测信号，并输出相应的检测结果。
4.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述检测单元包括：
采集模块，与所述开关电路相连，用于自所述开关电路上获取用于反映所述供电母线上电压变化的检测信号；
检测模块，用于根据所述电压预警条件检测所述检测信号，并输出相应的检测结果。
5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述采集模块包含开关器，所述开关器的控制端连接所述开关电路，输出端连接所述检测模块并输出检测信号。
6.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述采集模块包含一高通滤波器，所述高通滤波器的一端连接所述开关电路，另一端连接所述检测模块并输出检测信号。
7.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述检测单元包括比较器，其中一输入端接收所述检测信号，另一输入端接收一预警电压阈值；所述比较器比较所述检测信号的电压与预警电压阈值并输出相应的检测结果。
8.根据权利要求1-7中任一所述的保护电路，其特征在于，所述电压预警条件包含根据所述获取的电压信号而预设的预警电压阈值。
9.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述控制单元包括：
延时控制模块，与所述检测单元的输出端连接，用于当所接收的检测结果表示满足所述电压预警条件时输出第一控制信号，以及基于所述检测单元所输出的检测结果产生一延时计时，并在计时超时后输出第二控制信号；
开关电路控制模块，与所述延时控制模块的输出端和所述开关电路的控制端连接，用于基于所述第一控制信号控制所述开关电路转入并维持断开状态，以及基于所述第二控制信号解除所维持的断开状态。
10.根据权利要求9所述的保护电路，其特征在于，所述延时控制模块当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件时开始延时计时。
11.根据权利要求9所述的保护电路，其特征在于，所述延时控制模块当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件且延时计时超时后输出所述第二控制信号。
12.根据权利要求9所述的保护电路，其特征在于，在延时计时期间，所述延时控制模块基于所接收的表示满足所述电压预警条件的检测结果重新计时。
13.根据权利要求9所述的保护电路，其特征在于，所述开关电路控制模块包括以下任一种：
电压调节器，与所述开关电路的控制端相连，用于基于所述第一控制信号和第二控制信号调节所述开关电路的控制端的电压；
驱动器，与所述开关电路的输入端相连，用于当所述第一控制信号时不予向所述开关电路输出驱动信号，直至接收到所述第二控制信号为止。
14.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路的输出端连接所述开关电路中开关单元的控制端，连接所述开关电路中驱动单元的输入端，或者所述开关电路中驱动单元的控制端。
15.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述电路系统为LED驱动系统，所述负载为LED灯。
16.一种芯片，其特征在于，包括：用于连接设置于供电母线的开关电路的输出端；以及
如权利要求1-15中任一所述的保护电路，其中，所述保护电路通过所述输出端输出控制指令以控制所述开关电路在一保护期间内维持断开。
17.一种驱动系统，其特征在于，包括：
整流电路，用于将外部交流电整流输出至负载所在供电母线；
开关电路，设置于所述供电母线上，用于控制所述供电母线导通或断开；
线性补偿电路，用于基于所获取的用以反映供电母线电压的电信号向设置于所述供电母线的开关电路输出线性补偿信号，以供所述开关电路在导通期间利用所述线性补偿信号驱动所述负载；
如权利要求1-15中任一所述的保护电路，具有用于连接所述开关电路的输出端，用于控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态。
18.一种电路保护方法，用于藉由开关电路驱动负载的电路系统中，其特征在于，包括：
获取并检测用于反映连接所述负载的供电母线上电压的电压信号以得到对应的检测结果；
当检测到所述检测结果表示满足预设的电压预警条件时，控制所述开关电路在一保护期间内维持断开状态；
当检测到所述检测结果表示不满足预设的电压预警条件时，不予控制所述开关电路转入断开状态。
19.根据权利要求18所述的电路保护方法，其特征在于，所述获取并检测用于反映所述负载所在供电母线上电压的电压信号的方式包括：
获取所述供电母线上瞬时电压信号并生成对应瞬时电压信号的检测信号；
根据电压预警条件检测所述检测信号并得到检测结果。
20.根据权利要求18所述的电路保护方法，其特征在于，所述获取并检测用于反映所述负载所在供电母线上电压的电压信号的方式包括：
自所述开关电路上获取用于反映所述供电母线上电压变化的检测信号。
根据电压预警条件检测所述检测信号并得到检测结果。
21.根据权利要求19或20所述的电路保护方法，其特征在于，根据所述电压预警条件检测所述检测信号并得到检测结果的方式包括：利用比较器比较所述检测信号的电压与预设的预警电压阈值，并输出相应的检测结果。
22.根据权利要求18所述的电路保护方法，其特征在于，当检测到所述检测结果表示满足预设的电压预警条件时，所述控制开关电路在一保护期间内维持断开状态的方式包括：
当检测到所述检测结果表示满足所述电压预警条件时控制所述开关电路转入并维持断开状态；
产生一延时计时，并在计时超时后解除所维持的断开状态。
23.根据权利要求22所述的电路保护方法，其特征在于，所述产生一延时计时，并在计时超时后解除所维持的断开状态的步骤包括：当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件时开始延时计时，并在计时超时后解除所维持的断开状态。
24.根据权利要求22所述的电路保护方法，其特征在于，所述产生一延时计时，并在计时超时后解除所维持的断开状态的步骤包括：当所接收的检测结果表示不满足所述电压预警条件且延时计时超时后解除所维持的断开状。
25.根据权利要求22所述的电路保护方法，其特征在于，所述产生一延时计时，并在计时超时后解除所维持的断开状态的步骤包括：基于所接收的表示满足所述电压预警条件的检测结果重新计时，并在重新计时超时后解除所维持的断开状态。
26.一种驱动方法，其特征在于，包括：
将所接收的交流电进行整流处理；
基于所获取的用以反映供电母线电压的电信号向设置于所述供电母线的开关电路输出线性补偿信号，以供所述开关电路在导通期间基于所述线性补偿信号驱动所述负载；
以及如权利要求18-25中至少一种的电路保护方法中各步骤。
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