CN109245073B - 一种抑制电源浪涌电压电流的控制电路及电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抑制电源浪涌电压电流的控制电路及电源，包括：与电源输出端、接收电源的输出电压并根据输出电压产生驱动信号的驱动电路；与电源输出端、监测电源的输出电压并在电源产生浪涌电压时导通并输出导通信号的电压监测电路；分别与驱动电路和电源的负输出端连接的限压限流电路；分别与驱动电路、电压监测电路和限压限流电路连接的开关保护电路；在电源的输出电压正常时，限压限流电路根据驱动信号导通，以使电源输出端正常输出电压；在电源产生浪涌电压时，开关保护电路根据电压监测电路输出的导通信号导通，使限压限流电路限制电源的输出电压和输出电流。本方案可以抑制电源的浪涌电压和电流，从而达到保护电源和负载的效果。

Description

一种抑制电源浪涌电压电流的控制电路及电源

技术领域

本发明涉及电源的技术领域，更具体地说，涉及一种抑制电源浪涌电压电流的控制电路及电源。

背景技术

LED电源在启动之后，当各环路电压已稳定，各系统电压与电容已经充电完成，此时在LED灯珠端如果突然做负载切换动作，开机之后LED灯珠的启动浪涌电压和电流会突然增大。而浪涌电流会导致电源负担加重，启动困难，由于LED灯珠是随着电流的加大而更加变亮，导致启动瞬间有超过额定规格的电流流过LED灯珠，人眼很明显的看到灯珠从暗到明亮然后又到正常的过程。另一个问题就是启动瞬间的浪涌电压电流会导致LED灯珠的光衰与死灯，当灯珠的浪涌电压电流超过额定规格，很容易将LED灯珠烧坏。

现有的LED电源技术主要是通过电流环增加缓启动线路，延长LED灯珠的充电时间来实现抑制浪涌电流。而这个缓启动在LED电源已经是正常的情况会导致缓启动失效，并且在关机后的重启时间延长。

综上，现有的LED驱动电源存在如下弊端：

输出端启动浪涌电压电流大，LED灯珠容易被烧坏；

启动浪涌电压电流得到抑制，但是启动时间延长。

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，提供一种抑制电源浪涌电压电流的控制电路及电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种抑制电源浪涌电压电流的控制电路，包括：

与电源输出端、用于接收电源的输出电压并根据所述输出电压产生驱动信号的驱动电路；

与电源输出端、用于监测所述电源的输出电压并在所述电源产生浪涌电压时导通并输出导通信号的电压监测电路；

分别与所述驱动电路和所述电源的负输出端连接的限压限流电路；

分别与所述驱动电路、所述电压监测电路和所述限压限流电路连接的开关保护电路；

在所述电源的输出电压正常时，所述限压限流电路根据所述驱动信号导通，以使所述电源输出端正常输出电压；在所述电源产生浪涌电压时，所述开关保护电路根据所述电压监测电路输出的导通信号导通，使所述限压限流电路限制电源的输出电压和输出电流。

在其中一个实施例中，所述驱动电路包括：RC充电电路和第一稳压电路；

所述RC充电电路的第一端连接所述电源的输出端，所述RC充电电路的第二端接地，所述RC充电电路的第三端分别连接所述第一稳压电路的第一端、所述限压限流电路的控制端以及所述开关保护电路；所述第一稳压电路的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述RC充电电路包括：电阻R1和电容C2；

所述电阻R1的第一端连接所述电源的输出端，所述电阻R1的第二端连接所述电容C2的第一端，所述电容C2的第二端接地，所述电阻R1和所述电容C2的连接节点还分别连接所述第一稳压电路的第一端和所述限压限流电路的控制端；

所述电阻R1的第一端为所述RC充电电路的第一端，所述电容C2的第二端为所述RC充电电路的第二端，所述电阻R1和所述电容C2的连接节点为所述RC充电电路的第三端。

在其中一个实施例中，所述第一稳压电路包括：第三稳压管；

所述第三稳压管的阴极连接所述电阻R1和所述电容C2的连接节点，所述第三稳压管的阳极接地；

所述第三稳压管的阴极为所述第一稳压电路的第一端，所述第三稳压管的阳极为所述第一稳压电路的第二端。

在其中一个实施例中，所述限压限流电路包括：功率开关和限制电路；

所述功率开关的第一端连接所述RC充电电路的第三端，所述功率开关的第二端连接所述第一稳压电路的第二端，所述功率开关的第三端接地；所述限制电路并联在所述功率开关的第二端和第三端之间。

在其中一个实施例中，所述功率开关包括晶体管；所述限制电路包括限流电阻；

所述晶体管的栅极连接所述RC充电电路的第三端，所述晶体管的源极连接所述第一稳压电路的第二端，所述晶体管的漏极接地；所述限流电阻并联在所述晶体管的源极和漏极之间；

所述晶体管的栅极为所述功率开关的第一端，所述晶体管的源极为所述功率开关的第二端，所述晶体管的漏极为所述功率开关的第三端。

在其中一个实施例中，所述开关保护电路包括：导通电阻和保护开关；

所述导通电阻的第一端连接RC充电电路的第三端和所述限压限流电路的控制端，所述导通电阻的第二端连接所述保护开关的第三端，所述保护开关的第二端接地，所述保护开关的第一端连接所述电压监测电路。

在其中一个实施例中，所述开关保护电路还包括二极管D1和二极管D2；

所述二极管D1的阳极连接所述导通电阻的第一端，所述二极管D1的阴极连接所述导通电阻的第二端；

所述二极管D2的阳极连接所述保护开关的第二端，所述二极管D2的阴极接地。

在其中一个实施例中，所述电压监测电路包括：第二稳压电路和分压电路；

所述第二稳压电路的第一端连接所述电源的输出端，所述第二稳压电路的第二端连接所述分压电路的第一端，所述分压电路的第二端接地，所述分压电路的输出端连接所述开关保护电路。

本发明还提供一种电源，包括以上所述的抑制电源浪涌电压电流的控制电路。

实施本发明的抑制电源浪涌电压电流的控制电路，具有以下有益效果：包括：与电源输出端、接收电源的输出电压并根据输出电压产生驱动信号的驱动电路；与电源输出端、监测电源的输出电压并在电源产生浪涌电压时导通并输出导通信号的电压监测电路；分别与驱动电路和电源的负输出端连接的限压限流电路；分别与驱动电路、电压监测电路和限压限流电路连接的开关保护电路；在电源的输出电压正常时，限压限流电路根据驱动信号导通，以使电源输出端正常输出电压；在电源产生浪涌电压时，开关保护电路根据电压监测电路输出的导通信号导通，使限压限流电路限制电源的输出电压和输出电流。本方案可以抑制电源的浪涌电压和电流，从而达到保护电源和负载的效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的一种抑制电源浪涌电压电流的控制电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种抑制电源浪涌电压电流的控制电路的电路原理图。

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。

参考图1，为本发明实施例提供的一种抑制电源浪涌电压电流的控制电路的结构示意图。该抑制电源浪涌电压电流的控制电路内置于电源内，通过设置该控制电路可以有效抑制电源的浪涌电压和电流，有效保护电源和负载。这里，电源包括但不限于LED驱动电源。

如图1所示，本发明实施例中，该抑制电源浪涌电压电流的控制电路，包括：与电源输出端、用于接收电源的输出电压并根据输出电压产生驱动信号的驱动电路10；与电源输出端、用于监测电源的输出电压并在电源产生浪涌电压时导通并输出导通信号的电压监测电路30；分别与驱动电路10和电源的负输出端连接的限压限流电路40；分别与驱动电路10、电压监测电路30和限压限流电路40连接的开关保护电路20。

在电源的输出电压正常时，限压限流电路40根据驱动信号导通，以使电源输出端正常输出电压；在电源产生浪涌电压时，开关保护电路20根据电压监测电路30输出的导通信号导通，使限压限流电路40限制电源的输出电压和输出电流。

具体的，在电源的输出电压正常时，即电源不存在浪涌电压或电流时，电源的输出电压给驱动电路10进行正常充电，并产生正常的驱动信号(该驱动信号为电压信号)，该驱动信号传送至限压限流电路40，使限压限流电路40正常导通，进而使电源输出端正常输出电压。当电源存在浪涌电压时，电压监测电路30可监测到该浪涌电压并导通，进而输出相应的导通信号至开关保护电路20，使开关保护电路20导通，通过开关保护电路20的导通作用使限压限流电路40处于限压限流导通状态，进而限制电源的输出电压和输出电流，达到有效抑制电源的浪涌电压电流的目的，避免负载因电源的浪涌电压电压过大而被烧坏。另外，该抑制电源浪涌电压电流的控制电路相较于传统的通过电流环增加启动线路，不仅可以使浪涌电压电流得到有效抑制，还不会延长电源的启动时间。

如图2所示，为本发明实施例的抑制电源浪涌电压电流的控制电路的电路原理图。

本发明实施例中，该驱动电路10包括：RC充电电路101和第一稳压电路102。

RC充电电路101的第一端连接电源的输出端，RC充电电路101的第二端接地，RC充电电路101的第三端分别连接第一稳压电路102的第一端、限压限流电路40的控制端以及开关保护电路20；第一稳压电路102的第二端接地。

具体的，该RC充电电路101包括：电阻R1和电容C2。

电阻R1的第一端连接电源的输出端，电阻R1的第二端连接电容C2的第一端，电容C2的第二端接地，电阻R1和电容C2的连接节点还分别连接第一稳压电路102的第一端和限压限流电路40的控制端。其中，电阻R1的第一端为RC充电电路101的第一端，电容C2的第二端为RC充电电路101的第二端，电阻R1和电容C2的连接节点为RC充电电路101的第三端。

该第一稳压电路102包括：第三稳压管ZD3。

第三稳压管ZD3的阴极连接电阻R1和电容C2的连接节点，第三稳压管ZD3的阳极接地。其中，第三稳压管ZD3的阴极为第一稳压电路102的第一端，第三稳压管ZD3的阳极为第一稳压电路102的第二端。

该限压限流电路40包括：功率开关和限制电路。

功率开关的第一端连接RC充电电路101的第三端，功率开关的第二端连接第一稳压电路102的第二端，功率开关的第三端接地；限制电路并联在功率开关的第二端和第三端之间。

其中，功率开关包括晶体管Q2；限制电路包括限流电阻R5。

晶体管Q2的栅极连接RC充电电路101的第三端，晶体管Q2的源极连接第一稳压电路102的第二端，晶体管Q2的漏极接地；限流电阻R5并联在晶体管Q2的源极和漏极之间；晶体管Q2的栅极为功率开关的第一端，晶体管Q2的源极为功率开关的第二端，晶体管Q2的漏极为功率开关的第三端。

本发明实施例中，晶体管Q2为大功率晶体管。限流电阻R5为大电阻。

如图2所示，电源输出电压正常时，大功率晶体管Q2导通，电源输出端正常工作。电源遭遇浪涌电压使输出电压过冲或异常时，大功率晶体管Q2截止，输出电流只能从限流电阻R5上流过，而限流电阻R5为大电阻，因此，通过限流电阻R5可以限制电源的输出电压和电流，有效抑制电源的浪涌电压电流。

该开关保护电路20包括：导通电阻R2和保护开关。

导通电阻R2的第一端连接RC充电电路101的第三端和限压限流电路40的控制端，导通电阻R2的第二端连接保护开关的第三端，保护开关的第二端接地，保护开关的第一端连接电压监测电路30。

进一步地，该开关保护电路20还包括二极管D1和二极管D2。

二极管D1的阳极连接导通电阻R2的第一端，二极管D1的阴极连接导通电阻R2的第二端；二极管D2的阳极连接保护开关的第二端，二极管D2的阴极接地。

可选的，该保护开关可以为三极管Q1。其中，三极管Q1的基极为保护开关的第一端，三极管Q1的发射极为保护开关的第二端，三极管Q1的集电极为保护开关的第三端。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该保护开关也可以采用晶体管Q2。

本发明实施例中，该电压监测电路30包括：第二稳压电路301和分压电路302。

第二稳压电路301的第一端连接电源的输出端，第二稳压电路301的第二端连接分压电路302的第一端，分压电路302的第二端接地，分压电路302的输出端连接开关保护电路20。

可选的，第二稳压电路301可由多个稳压管串联组成，分压电路302可由多个电阻组成，其中，多个电阻可以串联、并联、串并联等多个方式实现分压。如图2所示，在该实施例中，第二稳压电路301包括第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2。分压电路302包括第三分压电阻R3和第四分压电阻R4。

具体的，第一稳压管ZD1的阴极连接电源的输出端，第一稳压管ZD1的阳极连接第二稳压管ZD2的阴极，第二稳压管ZD2的阳极连接第三分压电阻R3的第一端，第三分压电阻R3的第二端连接第四分压电阻R4的第一端，第四分压电阻R4的第二端接地，第三分压电阻R3的第二端和第四分压电的第一端的连接端还连接开关保护电路20(即如图2所示，连接三极管Q1的基极)。其中，第一稳压管ZD1的阴极为第二稳压电路301的第一端，第二稳压管ZD2的阳极为第二稳压电路301的第二端，第三分压电阻R3的第一端为分压电路302的第一端，第四分压电阻R4的第二端为分压电路302的第二端，第三分压电阻R3的第二端和第四分压电的第一端的连接端为分压电路302的输出端。

如图2所示，当电源的输出电压正常时，输出电压经过电阻R1给电容C2充电，并由第三稳压管ZD3进行钳位，直到电容C2上的充电电压达到大功率晶体管Q2的开启电压后，大功率晶体管Q2正常导通，电源输出端正常输出电压，电源处于正常工作状态，此时，由于第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2的钳位作用，输出电压小于第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2的阈值电压之和，第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2截止，所以，三极管Q1的基极上没有可以使其导通的足够电压，三极管Q1处于截止状态。

当电源遭遇浪涌电压电流时，电源输出电压过冲，此时，第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2导通，第四分压电阻R4R4上形成电压，该电压可使三极管Q1导通，所以三极管Q1导通。由于三极管Q1的导通作用，将大功率晶体管Q2的栅极上的电压下接到地，大功率晶体管Q2关断，此时，输出电流只能从限流电阻R5上流过，而限流电阻R5为大电阻，因此，通过限流电阻R5可以限制电源的输出电压和电流，进而达到有效抑制电源浪涌电压电流的目的，有效保护电源和负载。可以理解地，当电源输出电压电流正常后，第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2又再次返回截止状态(不导通)，三极管Q1关断，大功率晶体管Q2正常导通，电源恢复正常输出。

本发明利用稳压管与晶体管Q2的导通与关断，去吸收电源开关机瞬间出现的异常浪涌电压电流，自动调整输出电压与输出电流，进而可以大大提高电源的可靠性。而且本发明实现这些功能十分简单可靠，使用的是全硬件控制方式，可靠性高，可完全抑制输出电压电流的浪涌与异常过冲。

另外，本发明还提供了一种电源，该电源包括前述实施例的抑制电源浪涌电压电流的控制电路。其中，该电源包括但不限于LED驱动电源。本发明实施例中，LED驱动电源通过在内部设置上述抑制电源浪涌电压电流的控制电路可以有效抑制LED驱动电源在开关机瞬间出现的异常浪涌电压电流，自动调整LED驱动电源的输出电压与输出电流，大大提高LED驱动电源的可靠性，且采用全硬件的控制方式，可靠性高，可完全抑制LED驱动电源的输出电压和电流的浪涌与异常过冲，且还不会延长LED驱动电源的启动时间。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种抑制电源浪涌电压电流的控制电路，其特征在于，包括：

与电源输出端连接、用于接收电源的输出电压并根据所述输出电压产生驱动信号的驱动电路；

与电源输出端连接、用于监测所述电源的输出电压并在所述电源产生浪涌电压时导通并输出导通信号的电压监测电路；

分别与所述驱动电路和所述电源的负输出端连接的限压限流电路；

分别与所述驱动电路、所述电压监测电路和所述限压限流电路连接的开关保护电路；

在所述电源的输出电压正常时，所述限压限流电路根据所述驱动信号导通，以使所述电源输出端正常输出电压；在所述电源产生浪涌电压时，所述开关保护电路根据所述电压监测电路输出的导通信号导通，使所述限压限流电路限制电源的输出电压和输出电流；

其中，所述驱动电路包括：RC充电电路和第一稳压电路；

所述RC充电电路的第一端连接所述电源的输出端，所述RC充电电路的第二端接地，所述RC充电电路的第三端分别连接所述第一稳压电路的第一端、所述限压限流电路的控制端以及所述开关保护电路；所述第一稳压电路的第二端接地；

所述限压限流电路包括：功率开关和限制电路；

所述功率开关的第一端连接所述RC充电电路的第三端，所述功率开关的第二端连接所述第一稳压电路的第二端，所述功率开关的第三端接地；所述限制电路并联在所述功率开关的第二端和第三端之间；

所述功率开关包括晶体管Q2；所述限制电路包括限流电阻R5；

所述晶体管Q2的栅极连接所述RC充电电路的第三端，所述晶体管Q2的源极连接所述第一稳压电路的第二端，所述晶体管Q2的漏极接地；所述限流电阻R5并联在所述晶体管Q2的源极和漏极之间；

所述晶体管Q2的栅极为所述功率开关的第一端，所述晶体管Q2的源极为所述功率开关的第二端，所述晶体管Q2的漏极为所述功率开关的第三端；

所述晶体管Q2为大功率晶体管，所述限流电阻R5为大电阻；

所述电压监测电路包括：第二稳压电路和分压电路；

所述第二稳压电路的第一端连接电源的输出端，所述第二稳压电路的第二端连接所述分压电路的第一端，所述分压电路的第二端接地，所述分压电路的输出端连接所述开关保护电路；

所述第二稳压电路包括第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2，所述分压电路包括第三分压电阻R3和第四分压电阻R4；

所述第一稳压管ZD1的阴极连接电源的输出端，所述第一稳压管ZD1的阳极连接所述第二稳压管ZD2的阴极，所述第二稳压管ZD2的阳极连接所述第三分压电阻R3的第一端，所述第三分压电阻R3的第二端连接所述第四分压电阻R4的第一端，所述第四分压电阻R4的第二端接地，所述第三分压电阻R3的第二端和所述第四分压电阻R4的第一端的连接端还连接所述开关保护电路；其中，所述第一稳压管ZD1的阴极为所述第二稳压电路的第一端，所述第二稳压管ZD2的阳极为所述第二稳压电路的第二端，所述第三分压电阻R3的第一端为所述分压电路的第一端，所述第四分压电阻R4的第二端为所述分压电路的第二端，所述第三分压电阻R3的第二端和所述第四分压电阻R4的第一端的连接端为所述分压电路的输出端；

电源输出电压正常时，所述大功率晶体管Q2导通，电源输出端正常工作；电源遭遇浪涌电压使输出异常时，所述第一稳压管ZD1和所述第二稳压管ZD2导通，所述第四分压电阻R4上形成电压，该电压使所述开关保护电路导通，所述大功率晶体管Q2截止，输出电流从所述限流电阻R5上流过，所述限流电阻R5为大电阻，通过所述限流电阻R5限制电源的输出电压和电流。

2.根据权利要求1所述的抑制电源浪涌电压电流的控制电路，其特征在于，所述RC充电电路包括：电阻R1和电容C2；

所述电阻R1的第一端连接所述电源的输出端，所述电阻R1的第二端连接所述电容C2的第一端，所述电容C2的第二端接地，所述电阻R1和所述电容C2的连接节点还分别连接所述第一稳压电路的第一端和所述限压限流电路的控制端；

所述电阻R1的第一端为所述RC充电电路的第一端，所述电容C2的第二端为所述RC充电电路的第二端，所述电阻R1和所述电容C2的连接节点为所述RC充电电路的第三端。

3.根据权利要求2所述的抑制电源浪涌电压电流的控制电路，其特征在于，所述第一稳压电路包括：第三稳压管；

所述第三稳压管的阴极连接所述电阻R1和所述电容C2的连接节点，所述第三稳压管的阳极接地；

所述第三稳压管的阴极为所述第一稳压电路的第一端，所述第三稳压管的阳极为所述第一稳压电路的第二端。

4.根据权利要求1所述的抑制电源浪涌电压电流的控制电路，其特征在于，所述开关保护电路包括：导通电阻和保护开关；

所述导通电阻的第一端连接RC充电电路的第三端和所述限压限流电路的控制端，所述导通电阻的第二端连接所述保护开关的第三端，所述保护开关的第二端接地，所述保护开关的第一端连接所述电压监测电路。

5.根据权利要求4所述的抑制电源浪涌电压电流的控制电路，其特征在于，所述开关保护电路还包括二极管D1和二极管D2；

所述二极管D1的阳极连接所述导通电阻的第一端，所述二极管D1的阴极连接所述导通电阻的第二端；

所述二极管D2的阳极连接所述保护开关的第二端，所述二极管D2的阴极接地。

6.一种电源，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的抑制电源浪涌电压电流的控制电路。

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