CN109362146A - 一种短路/开路保护的电路和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED灯串控制电路的短路/开路保护电路及方法。所述短路保护电路接收开路故障信号，在开路故障信号有效的情况下，暂时屏蔽短路保护电路。本发明公开的开路和对地短路保护电路，在检测到开路故障后，断开LED灯串与电流调节电路的连接，并同时检测各灯串的反馈电压是否达到对地短路阈值，以此来区分开路故障和对地短路故障。本发明公开的短路保护电路和方法，可以防止LED灯串开路故障发生时，短路故障被误触发。本发明公开的开路和对地短路保护电路可以有效地识别开路故障和对地短路故障，从而有效地保护LED灯串和LED灯串控制电路。

Description

一种短路/开路保护的电路和方法
技术领域
本发明涉及LED电路，特别地，涉及LED电路中的短路/开路保护电路和方法。
背景技术
发光二极管(LED)背光在显示器领域的应用占居主导地位。例如，在液晶电视(LCDTV)领域，LED已经逐渐取代传统的CCFL背光源。在液晶电视背光的应用中，LED以多条灯串的阵列形式提供背光，如图1所示，其中，电压调节电路101提供供电电压Vout给LED灯串，电流调节电路102调节流过各LED灯串的电流。电压调节电路101通常为开关电路。为保证提供足够的供电电压Vout给各LED灯串，电压调节电路101将接收各LED灯串的反馈电压FB1～FBn，并选择其中的最小值来参与环路控制。
当阵列形式的多条灯串发生短路或者开路故障时，为保障未发生故障的LED灯串的正常工作，通常需要采取相应的措施来处理短路或开路的灯串。
现有技术处理开路故障时，会将故障LED灯串的反馈端拉至参考地，从而使经过环路调节的供电电压Vout上升，及至触及过压保护，供电电路101停止开关，并同时将故障LED灯串从控制环路上移除，实现LED电路的开路保护。然而在供电电路Vout上升时，各LED灯串的反馈电压FB1～FBn也会随之上升，从而可能会误触发短路故障。
而现有技术处理LED灯串对地短路故障时，由于故障LED灯串的反馈电压FBx被拉至参考地，使得经过环路调节后的供电电压Vout上升至可能超过过压保护阈值，从而可能误触发开路故障。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种可靠的LED灯串控制电路的短路/开路保护机制。
依据本发明一实施例的一种用于LED灯串控制电路的短路保护电路，包括：短路比较电路，接收各LED灯串的反馈电压以及短路阈值，并且基于各反馈电压分别与短路阈值的比较，输出各LED灯串的短路指示信号；第一逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号，并且输出短路故障信号指示是否有短路故障发生；计时电路，接收短路故障信号和开路故障信号，输出短路使能信号，所述短路使能信号在开路故障信号无效的状态下，在短路故障信号维持故障状态一段预设的时长后有效；以及第二逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号和短路使能信号，并且基于各短路指示信号和短路使能信号的逻辑运算，输出各LED灯串短路隔离信号。
依据本发明一实施例的一种用于LED灯串控制电路的短路保护电路，包括：短路比较电路，短路比较电路，接收各LED灯串的反馈电压以及短路阈值，并且基于各反馈电压分别与短路阈值的比较，输出各LED灯串的短路指示信号；第一逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号以及开路故障信号，并且输出短路故障信号指示是否有短路故障发生，在开路故障有效时，各短路指示信号被屏蔽，所述短路故障信号无效；计时电路，接收短路故障信号，输出短路使能信号，所述短路使能信号在短路故障信号维持故障状态一段预设的时长后有效；以及第二逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号和短路使能信号，并且基于各短路指示信号和短路使能信号的逻辑运算，输出各LED灯串短路隔离信号。
依据本发明一实施例的一种用于LED灯串控制电路的短路保护电路，包括：短路比较电路，接收各LED灯串的反馈电压以及短路阈值，并且基于各反馈电压分别与短路阈值的比较，输出各LED灯串的短路指示信号；第一逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号，并且输出短路故障信号指示是否有短路故障发生；计时电路，接收短路故障信号，输出短路使能信号，所述短路使能信号短路故障信号维持故障状态一段预设的时长后有效；以及第二逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号、开路故障信号和短路使能信号，并且基于各短路指示信号、开路故障信号和短路使能信号的逻辑运算，输出各LED灯串短路隔离信号，其中在开路故障信号有效时，各短路指示信号被屏蔽。
依据本发明一实施例的一种用于LED灯串控制电路的短路保护电路，包括：短路比较电路，接收各LED灯串的反馈电压、短路阈值以及开路和故障信号，并且基于各反馈电压分别与短路阈值的比较，输出各LED灯串的短路指示信号，其中，开路故障信号用于使能短路比较电路；第一逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号，并且输出短路故障信号指示是否有短路故障发生；计时电路，接收短路故障信号，输出短路使能信号，所述短路使能信号在短路故障信号维持故障状态一段预设的时长后有效；以及第二逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号和短路使能信号，并且基于各短路指示信号和短路使能信号的逻辑运算，输出各LED灯串短路隔离信号。
依据本发明一实施例的一种用于LED灯串控制电路的开路和对地短路保护电路，包括：开路比较电路，接收各LED灯串的反馈电压以及开路阈值，并基于各反馈电压分别与开路阈值的比较，输出各LED灯串的开路指示信号；第三逻辑电路，接收各LED灯串的开路指示信号以及过压保护信号，并且基于各LED灯串的开路指示信号与过压保护信号的逻辑运算输出电流隔离开关控制信号以及开路故障信号指示是否有开路故障发生；对地短路保护电路，接收各LED灯串的反馈电压、对地短路阈值以及开路故障信号，在开路故障信号有效的前提下，对地短路保护电路分别将反馈电压与对地短路阈值作比较，并将比较结果进行逻辑运算后，输出对地短路保护信号；以及第四逻辑电路，接收对地短路保护信号以及各电流隔离开关控制信号，并且基于对地短路保护信号分别与各电流隔离开关控制信号的逻辑运算，输出各反馈隔离开关控制信号。
依据本发明一实施例的一种LED灯串控制电路，包括前述短路保护电路，以及开路和对地短路保护电路，还包括：电压调节电路，提供供电电压给LED灯串；电流调节电路，接收电流调节信号，并连接至各LED灯串的反馈端用于调节各LED灯串的电流；反馈选择电路，接收各LED灯串的反馈电压，并输出其中的最小值至电压调节电路，用于调节供电电压；以及隔离逻辑电路，接收各灯串的短路隔离信号、电流隔离开关控制信号以及反馈隔离开关控制信号，分别对各LED灯串的短路隔离信号和电流隔离开关控制信号作逻辑运算后输出对各灯串的电流隔离开关的控制信号，并且分别对各LED灯串的短路隔离信号和反馈隔离开关控制信号作逻辑运算后输出对各LED灯串的反馈隔离开关的控制信号。
依据本发明一实施例的一种LED灯串短路故障的控制方法，包括：将各LED灯串的反馈电压与短路阈值相比较，得到各LED灯串的短路指示信号；对各LED灯串的短路指示信号作逻辑运算，得到短路故障信号，在任意短路指示信号表征有短路故障产生时，短路故障信号有效，表征有LED灯串短路故障产生；接收开路故障信号，在开路故障信号无效，并且短路故障信号有效状态维持一段预设的时长后，输出有效的短路使能信号；以及在短路使能信号有效时，输出各短路指示信号控制各LED灯串的隔离。
依据本发明一实施例的一种LED灯串开路和对地短路故障的控制方法，包括：将各LED灯串的反馈电压与开路阈值相比较，得到各LED灯串的开路指示信号；接收过压保护信号，在过压保护信号有效的前提下，采用各开路指示信号控制对应的LED灯串与电流调节电路的连接，并且对各LED灯串的开路指示信号作逻辑运算，得到开路故障信号；在开路故障信号有效的前提下，将反馈电压与对地短路阈值作比较，并将比较结果进行逻辑运算后，得到对地短路保护信号；在对地短路保护信号有效时，锁定LED灯串的电压调节电路，停止向LED灯串供电；以及在对地短路保护信号无效时，采用各开路指示信号控制对应的LED灯串的反馈电压的反馈。
附图说明
图1示出了现有的LED灯串控制电路的电路结构示意图；
图2示出了根据本发明一实施例的电流调节电路102的电路结构示意图；
图3示出了根据本发明一实施例的短路保护电路30的电路结构示意图；
图4示出了根据本发明一实施例的短路保护电路40的电路结构示意图；
图5示出了根据本发明一实施例的短路保护电路50的电路结构示意图；
图6示出了根据本发明一实施例的短路保护电路60的电路结构示意图；
图7示出了根据本发明一实施例的开路和对地短路保护电路70的电路结构示意图；
图8示出了根据本发明一实施例的LED灯串控制电路80；
图9示出了根据本发明一实施例的LED灯串短路故障的控制方法90；
图10示出了根据本发明一实施例的LED灯串开路和对地短路故障的控制方法100。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
图1示出了现有的LED灯串控制电路的电路结构示意图。所述LED灯串控制电路包括：电压调节电路101，提供供电电压Vout给LED灯串；电流调节电路102，接收电流调节信号Iref，并连接至各LED灯串的反馈端P1～Pn用于调节各LED灯串的电流；反馈选择电路103，接收各LED灯串的反馈电压FB1～FBn，并输出其中的最小值FB_min至电压调节电路101，用于调节供电电压Vout；开路保护电路104，接收各LED灯串的反馈电压FB1～FBn、开路阈值Vth_open和过压保护信号Sovp，并且基于各LED灯串的反馈电压FB1～FBn、开路阈值Vth_open和过压保护信号Sovp，输出各灯串开路隔离信号OP_mf1～OP_mfn；短路保护电路105，接收各LED灯串的反馈电压FB1～FBn、短路阈值Vth_short，并且基于各LED灯串的反馈电压FB1～FBn和短路阈值Vth_short，输出各灯串短路隔离信号SRT_mf1～SRT_mfn；以及逻辑电路106，接收各灯串开路隔离信号OP_mf1～OP_mfn以及各灯串短路隔离信号SRT_mf1～SRT_mfn，输出各灯串隔离信号Markoff1～Markoffn；其中n为LED灯串的数量。在一个实施例中，开路阈值的值接近于零。
在一个实施例中，逻辑电路106分别将各灯串开路隔离信号OP_mf1～OP_mfn与各灯串短路隔离信号SRT_mf1～SRT_mfn作逻辑运算，对于任意LED灯串来说，开路隔离信号OP_mfx或短路隔离信号SRT_mf1有效时(有开路或短路故障时)，其逻辑运算结果，即该灯串的隔离信号Markoffx有效，将对应的LED灯串隔离，即将该LED灯串从电流调节电路102断开，并阻断其反馈信号。
在一个实施例中，在过压保护信号Sovp有效时，即意味着供电电压Vout超过了过压保护阈值，此时，电压调节电路101停止工作，直至供电电压Vout下降至安全阈值以下，再重新恢复工作。
如图1所示，LED灯串控制电路还包括反馈开关电路107。在LED灯串正常工作时，反馈开关电路107中的各路反馈隔离开关ST1～STn处于闭合状态，使LED灯串的反馈电压FB1～FBn可以连接至反馈选择电路103。而在LED灯串需要隔离时，相应的LED灯串的隔离信号Markoffx将控制相应的反馈隔离开关STx断开，使隔离的LED灯串的反馈电压不再参与反馈控制，其中x为1～n中的任意数值。
图2示出了根据本发明一实施例的电流调节电路102的电路结构示意图。如图2所示，每一路LED灯串的电流调节电路包括电流控制开关SNx，电阻Rx和放大电路CPx。电流调节信号Iref调节放大电路CPx的输出，进而调节流过开关SNx的电流，也就是流过LED灯串的电流。其中，电流隔离开关SGx耦接在放大电路CPx的输出端和参考地之间，当相应的LED灯串需要被隔离时，相应的LED灯串的隔离信号Markoffx控制电流隔离开关SGx闭合，将电流控制开关SNx的控制端拉至参考地，关断电流控制开关SNx，进而将LED灯串断开从电流调节电路断开。
由图1和图2的电路结构可知，当其中任意一串LED灯串开路时，该LED灯串的反馈电压FBx将会接近于参考地的值，即电流控制开关SNx两端的电压值。反馈选择电路103选择最小的反馈电压FB_min，即被开路的LED灯串的反馈电压FBx反馈至电压调节电路101，用于控制供电电压Vout。电压调节电路101具有电压调节环路，即电压环，其根据最小反馈电压FB_min的值来调节供电电压Vout，在最小反馈电压FB_min的值降低时，提高供电电压Vout的值，在最小反馈电压FB_min的值上升时，减小供电电压Vout的值，由此来实现电压调节，提供合适的供电电压Vout给LED灯串供电。由于此时的最小反馈电压FB_min的值接近于零，经过电压调节电路101的电压环的调节，供电电压Vout的值将上升，从而触发供电电压Vout的过压保护，使得过压保护信号Sovp指示供电电压Vout过压，电压调节电路101暂停工作，直到供电电压Vout重新下降至一定值。对应地，通过检测LED灯串的反馈电压FB1～FBn是否低于开路阈值Vth_open，开路保护电路104将会将开路的LED灯串隔离。此后，电压调节电路101在供电电压Vout恢复至过压阈值Vth_open以下时，恢复正常工作。此为LED灯串控制电路的开路保护原理。
当其中任意一串LED灯串短路时，该LED灯串的反馈电压FBx将上升，当其上升至短路阈值Vth_short时，就会触发短路保护，当短路故障维持一段预定的时长Tshort时，短路保护电路将会输出对应短路灯串的短路隔离信号SRT_mfx，将故障的灯串隔离。所谓隔离，即是将该灯串与电流调节电路102断开连接并且阻断其反馈电压FBx，即断开反馈开关电路107中对应的反馈隔离开关STx。在一个实施例中，短路阈值Vth_short的值为5V。
通过前述描述，我们可以了解到，当开路保护被触发时，供电电压Vout会上升。此时，除开开路故障的LED灯串，其他LED灯串的反馈电压FB1～FBn都会随之上升。若其上升至短路阈值Vth_short，则可能触发短路保护，最终可能导致整个LED灯串都被隔离。
在部分应用中，LED灯串的反馈端Px有可能被短路到参考地。如图1所示，当其中有LED灯串的反馈端Px被短路到地后，LED灯串的反馈电压的最小值FB_min为零，经过电压调节电路101的环路调节，供电电压Vout的值将上升，从而可能触发系统的过压保护。同时，由于此时LED灯串中有反馈电压FBx的值接近于零，满足了触发开路保护的要求，开路保护电路104将开始工作，将具有接近于零的反馈电压FBx的LED灯串隔离，而电压调节电路101将会继续工作。然而需要明白的是，LED灯串的隔离是通过断开该灯串与电流调节电路102的连接以及阻断其反馈电压FBx的方式来实现的。当LED灯串被短路到地时，即使隔离了该灯串，实际上该灯串仍旧以短路形式连接在供电电压Vout端。此时，若电压调节电路101仍工作，则流过该灯串的电流将会快速增大，可能导致该灯串被大电流击穿损毁，同时也会损坏电压调节电路101。
因此，有必要在LED灯串开路时，避免其他LED灯串的短路误触发，同时也需要将LED灯串对地短路与LED灯串开路的情况区分开来。
图3示出了根据本发明一实施例的短路保护电路30的电路结构示意图。如图3所示，所述短路保护电路30包括：短路比较电路301，接收各LED灯串的反馈电压FB1～FBn以及短路阈值Vth_short，并且基于各反馈电压FB1～FBn分别与短路阈值Vth_short的比较，输出各LED灯串的短路指示信号SRT1～SRTn；第一逻辑电路302，接收各LED灯串的短路指示信号SRT1～SRTn，并且输出短路故障信号Fault_S指示是否有短路故障发生；计时电路303，接收短路故障信号Fault_S和开路故障信号Fault_O，输出短路使能信号EN_S，所述短路使能信号EN_S在开路故障信号Fault_O无效的状态下，在短路故障信号Fault_S维持故障状态一段预设的时长Tshort后有效；以及第二逻辑电路304，接收各LED灯串的短路指示信号SRT1～SRTn和短路使能信号EN_S，并且基于各短路指示信号SRT1～SRTn和短路使能信号EN_S的逻辑运算，输出各灯串短路隔离信号SRT_mf1～SRT_mfn。
在一个实施例中，所述短路比较电路301包括n个比较器，每个比较器分别接收其中一个反馈电压FBx和短路阈值Vth_short，并且基于反馈电压FBx和短路阈值Vth_short的比较输出对应的短路指示信号SRTx。其中x为1～n中的任意数值。当反馈电压FBx大于短路阈值Vth_short时，对应的短路指示信号SRTx有效，表征对应的第x路LED灯串短路。
在一个实施例中，所述短路指示信号SRT1～SRTn的高电平状态表征其有效，所述第一逻辑电路302包括或门电路，当任意短路指示信号SRTx为高电平时，第一逻辑电路302所输出的短路故障信号Fault_S为高电平，即有效状态，表征此时有LED灯串短路。应当理解，当短路指示信号SRT1～SRTn的有效状态为其他电平形式时，对应的第一逻辑电路302也会有所变化。例如当短路指示信号SRT1～SRTn的低电平状态表征其有效时，所述第一逻辑电路302包括与门电路，对应的短路故障信号Fault_S的有效状态为低电平。并且所述第一逻辑电路302还可以包括与非门电路，则对应的短路故障信号Fault_S的有效状态为高电平。
在图3中，所述计时电路303接收短路故障信号Fault_S和开路故障信号Fault_O。在短路故障信号Fault_S有效时，计时电路303计时开始，并且在计时到预设时长Tshort时，输出有效的短路使能信号EN_S，表征此时有短路故障发生。而在开路故障信号Fault_O有效时，无论短路故障信号Fault_S是否有效，计时电路303均不工作，同时，短路使能信号EN_S无效。
在一个实施例中，所述第二逻辑电路304包括n个与门电路，每个与门电路接收短路指示信号SRT1～SRTn中的其中一个(例如SRTx)以及短路使能信号EN_S，并输出对应的短路隔离信号SRT_mfx。应当理解，第一逻辑电路304的具体电路可以随着短路指示信号SRT1～SRTn、短路使能信号EN_S以及短路使能信号SRT_mf1～SRT_mfn的有效表示状态的改变而改变。
图4示出了根据本发明一实施例的短路保护电路40的电路结构示意图。如图4所示，所述短路保护电路40包括：短路比较电路301，接收反馈电压FB1～FBn以及短路阈值Vth_short，并且基于各反馈电压FB1～FBn分别与短路阈值Vth_short的比较，输出各LED灯串的短路指示信号SRT1～SRTn；第一逻辑电路402，接收各LED灯串的短路指示信号SRT1～SRTn以及开路故障信号Fault_O，并且输出短路故障信号Fault_S指示是否有短路故障发生；计时电路403，接收短路故障信号Fault_S，输出短路使能信号EN_S，所述短路使能信号EN_S在短路故障信号Fault_S维持故障状态一段预设的时长Tshort后有效；第二逻辑电路304，接收各LED灯串的短路指示信号SRT1～SRTn和短路使能信号EN_S，并且基于各短路指示信号SRT1～SRTn和短路使能信号EN_S的逻辑运算，输出各灯串短路隔离信号SRT_mf1～SRT_mfn。
图4的短路保护电路40与图3的短路保护电路30的差别在于：在图4中，开路故障信号Fault_O被输入至第一逻辑电路402中，而不是计时电路403中，并且在开路故障信号Fault_O有效时，即开路故障发生时，屏蔽各短路指示信号SRT1～SRTn，使输出的短路故障信号Fault_S无效。在短路指示信号SRT1～SRTn的有效状态为高电平状态并且开路故障信号Fault_O的有效状态为低电平状态时，第一逻辑电路402可以包括两个与门电路，第一个与门电路接收短路指示信号SRT1～SRTn，第二个与门电路接收第一个与门电路的输出信号和开路故障信号Fault_O。在短路指示信号SRT1～SRTn的有效状态(表征有短路征状)为高电平状态并且开路故障信号Fault_O的有效状态(表征有开路征状)为有高电平状态时，开路故障信号Fault_O可以反相后再与各短路指示信号SRT1～SRTn的与信号作与逻辑。应当理解，第一逻辑电路402的输入信号的有效状态改变时，第一逻辑电路402的具体电路也会发生相应的变化。
图5示出了根据本发明一实施例的短路保护电路50的电路结构示意图。如图5所示，所述短路保护电路50包括：短路比较电路301，接收反馈电压FB1～FBn以及短路阈值Vth_short，并且基于各反馈电压FB1～FBn分别与短路阈值Vth_short的比较，输出各LED灯串的短路指示信号SRT1～SRTn；第一逻辑电路302，接收各LED灯串的短路指示信号SRT1～SRTn，并且输出短路故障信号Fault_S指示是否有短路故障发生；计时电路403，接收短路故障信号Fault_S，输出短路使能信号EN_S，所述短路使能信号EN_S在短路故障信号Fault_S维持故障状态一段预设的时长后有效；第二逻辑电路504，接收各LED灯串的短路指示信号SRT1～SRTn、开路故障信号Fault_O和短路使能信号EN_S，并且基于各短路指示信号SRT1～SRTn、开路故障信号Fault_O和短路使能信号EN_S的逻辑运算，输出各灯串短路隔离信号SRT_mf1～SRT_mfn，其中在开路故障信号Fault_O有效时，各短路指示信号SRT1～SRTn被屏蔽，即无论各短路指示信号SRT1～SRTn的状态如何，各灯串短路隔离信号SRT_mf1～SRT_mfn均处于无效状态。
图6示出了根据本发明一实施例的短路保护电路60的电路结构示意图。如图6所示，所述短路保护电路60包括：短路比较电路601，接收反馈电压FB1～FBn、短路阈值Vth_short以及开路故障信号Fault_O，并且基于各反馈电压FB1～FBn分别与短路阈值Vth_short的比较，输出各LED灯串的短路指示信号SRT1～SRTn，其中，开路故障信号Fault_O用于使能短路比较电路601；第一逻辑电路302，接收各LED灯串的短路指示信号SRT1～SRTn，并且输出短路故障信号Fault_S指示是否有短路故障发生；计时电路403，接收短路故障信号Fault_S，输出短路使能信号EN_S，所述短路使能信号EN_S在短路故障信号Fault_S维持故障状态一段预设的时长后有效；第二逻辑电路304，接收各LED灯串的短路指示信号SRT1～SRTn和短路使能信号EN_S，并且基于各短路指示信号SRT1～SRTn和短路使能信号EN_S的逻辑运算，输出各灯串短路隔离信号SRT_mf1～SRT_mfn。
在图6中，当开路故障信号Fault_O无效时，短路比较电路601被使能，否则，短路比较电路601被禁用。
图7示出了根据本发明一实施例的开路和对地短路保护电路70的电路结构示意图。如图7所示，开路和对地短路保护电路70包括：开路比较电路701，接收各反馈电压FB1～FBn以及开路阈值Vth_open，并基于各反馈电压FB1～FBn分别与开路阈值Vth_open的比较，输出各LED灯串的开路指示信号OP1～OPn；第三逻辑电路702，接收各LED灯串的开路指示信号OP1～OPn以及过压保护信号Sovp，并且基于各LED灯串的开路指示信号OP1～OPn与过压保护信号Sovp的逻辑运算输出电流隔离开关控制信号OPI1～OPIn以及开路故障信号Fault_O指示是否有开路故障发生；对地短路保护电路703，接收各LED灯串的反馈电压FB1～FBn、对地短路阈值Vth_sg以及开路故障信号Fault_O，在开路故障信号Fault_O有效的前提下，对地短路保护电路703分别将反馈电压FB1～FBn与对地短路阈值Vth_sg作比较，并将比较结果进行逻辑运算后，输出对地短路保护信号Slatch；以及第四逻辑电路704，接收对地短路保护信号Slatch以及各电流隔离开关控制信号OPI1～OPIn，并且基于对地短路保护信号Slatch分别与各电流隔离开关控制信号OPI1～OPIn的逻辑运算，输出各反馈隔离开关控制信号OPV1～OPVn。
图7中，所述开路比较电路701分别将反馈电压FB1～FBn与开路阈值Vth_open相比较，输出对应的开路指示信号OP1～OPn，以表征是否有LED灯串的反馈电压低于开路阈值Vth_open。
在一个实施例中，第三逻辑电路702接收各开路指示信号OP1～OPn，并分别将各开路指示信号OP1～OPn与过压保护信号Sovp作逻辑运算，例如与运算，并基于逻辑运算的结果输出各电流隔离开关控制信号OPI1～OPIn。当过压保护信号Sovp表征此时供电电压Vout过压，并且其中某开路指示信号OPx指示反馈电压FBx低于开路阈值Vth_open时，对应的电流隔离开关控制信号OPIx将控制相应的电流隔离开关SGx闭合，使电流控制开关SNx关断，断开相应的LED灯串与电流调节电路的连接。同时，各电流隔离开关控制信号OPI1～OPIn也会进行相应的逻辑运算，输出开路故障信号Fault_O。在任意电流隔离开关控制信号OPIx有效状态下，即有任意电流隔离开关控制信号OPIx表征其将闭合对应的电流隔离开关SGx，开路故障信号Fault_O有效。但如前所述，开路故障信号Fault_O有效并不意味着一定有LED灯串开路故障发生，还应进一步排除是否有LED灯串对地短路的情况发生。
在一个实施例中，所述对地短路保护电路703包括比较电路和逻辑电路。所述开路故障信号Fault_O作为使能信号，使能对地短路保护电路703。所述比较电路分别将反馈电压FB1～FBn与对地短路阈值Vth_sg相比较，并输出比较结果。所述逻辑电路对各比较结果作逻辑运算，得到对地短路保护信号Slatch。其中，在任意比较结果表征有反馈电压低于对地短路阈值Vth_sg的情况下，对地短路保护信号Slatch有效，表明此时有LED灯串对地短路，对地短路保护信号Slatch将锁定LED灯串控制电路，使其停止工作，直至重启。
所述第四逻辑电路704接收对地短路保护信号Slatch和各电流隔离开关控制信号OPI1～OPIn，并且将对地短路保护信号Slatch分别与各电流隔离开关控制信号OPI1～OPIn作逻辑运算，在对地短路保护信号Slatch无效情况下，表明此时是有LED灯串开路，因而输出各电流隔离开关控制信号OPI1～OPIn分别作为各反馈隔离开关控制信号OPV1～OPVn，用于控制反馈开关电路107中的各反馈隔离开关，即相应地控制电流隔离开关SGx闭合的电流隔离开关控制信号OPIx将控制相应的反馈隔离开关关断，阻断相应LED灯串的反馈电压FBx。在对地短路保护信号Slatch有效情况下，表明此时有LED灯串对地短路，因此输出各反馈隔离开关控制信号OPV1～OPVn控制反馈开关电路107中的所有反馈隔离开关关断。
在一个实施例中，所述过压保护信号Sovp由过压保护比较电路产生，所述过压保护比较电路可以包括一个比较器，接收LED灯串控制电路的供电电压Vout和过压保护阈值Vth_ovp，并且基于两者的比较结果输出过压保护信号Sovp。为构图清晰，所述过压保护比较电路未在附图中示出。
本发明涉及较多的逻辑电路。由于逻辑电路的具体形式会随着输入输出信号的电平形式发生变化，因而本发明只举例说明了部分逻辑电路。本领域普通技术人员可以根据本发明所述的逻辑电路的输入输出信号之间的逻辑关系来确定具体的电路。
图8示出了根据本发明一实施例的LED灯串控制电路80。所述LED灯串控制电路80包括：电压调节电路101，提供供电电压Vout给LED灯串；电流调节电路102，接收电流调节信号Iref，并连接至各LED灯串的反馈端P1～Pn用于调节各LED灯串的电流；反馈选择电路103，接收各LED灯串的反馈电压FB1～FBn，并输出其中的最小值FB_min至电压调节电路101，用于调节供电电压Vout；开路和对地短路保护电路70，接收各LED灯串的反馈电压FB1～FBn、开路阈值Vth_open和过压保护信号Sovp，并且基于各LED灯串的反馈电压FB1～FBn、开路阈值Vth_open和过压保护信号Sovp，输出各灯串开路隔离信号OP_mf1～OP_mfn；短路保护电路30，接收各LED灯串的反馈电压FB1～FBn、短路阈值Vth_short，并且基于各LED灯串的反馈电压FB1～FBn和短路阈值Vth_short，输出各灯串短路隔离信号SRT_mf1～SRT_mfn；以及隔离逻辑电路801，接收各LED灯串的短路隔离信号SRT_mf1～SRT_mfn、电流隔离开关控制信号OPI1～OPIn以及反馈隔离开关控制信号OPV1～OPVn，分别对各灯串的短路隔离信号SRT_mf1～SRT_mfn和电流隔离开关控制信号OPI1～OPIn作逻辑运算后输出对各LED灯串的电流隔离开关SN1～SNn的控制信号MFI1～MFIn，并且分别对各LED灯串的短路隔离信号SRT_mf1～SRT_mfn和反馈隔离开关控制信号OPV1～OPVn作逻辑运算后输出对各LED灯串的反馈隔离开关ST1～STn的控制信号MFV1～MFVn。
在一个实施例中，隔离逻辑电路801包括多个逻辑门电路。例如隔离逻辑电路801可能包括n个与门电路，每个与门电路分别接收某一LED灯串的短路隔离信号SRT_mfx和电流隔离开关控制信号OPIx，对其进行与逻辑后，输出对应LED灯串的电流隔离开关SNx的控制信号MFIx。并且，隔离逻辑电路801还包括另外n个与门电路，每个与门电路分别接收某一LED灯串的短路隔离信号SRT_mfx和反馈隔离开关控制信号OPVx，对其进行与逻辑后输出对应LED灯串的反馈隔离开关STx的控制信号MFVx。本领域技术人员应当明白，隔离逻辑电路801的具体电路将随着各开关控制信号的有效电平形式的变化而变化。
应当明白，图8中的短路保护电路30可以由图4中的短路保护电路40、图5中的短路保护电路50或者图6中的短路保护电路60替代。
图9示出了根据本发明一实施例的LED灯串短路故障的控制方法90，所述LED灯串由如图1所示的电压调节电路101供电，并且由图1所示的电流调节电路102调节其各灯串的电流，所述控制方法90包括：步骤901，将各LED灯串的反馈电压与短路阈值相比较，得到各LED灯串的短路指示信号；步骤902，对各LED灯串的短路指示信号作逻辑运算，得到短路故障信号，在任意短路指示信号表征有短路故障产生时，短路故障信号有效，表征有LED灯串短路故障产生；步骤903，接收开路故障信号，在开路故障信号无效，并且短路故障信号有效状态维持一段预设的时长后，输出有效的短路使能信号；以及步骤904，在短路使能信号有效时，输出各短路指示信号控制各LED灯串的隔离。
在一个实施例中，其中输出各短路指示信号控制各LED灯串的隔离包括：采用各短路指示信号控制对应的LED灯串的反馈电压的反馈；以及采用各短路指示信号控制对应的LED灯串与电流调节电路的连接。
图10示出了根据本发明一实施例的LED灯串开路和对地短路故障的控制方法100，所述LED灯串由如图1所示的电压调节电路101供电，并且由图1所示的电流调节电路102调节其各灯串的电流，所述控制方法100包括：步骤1001，将各LED灯串的反馈电压与开路阈值相比较，得到各LED灯串的开路指示信号；步骤1002，接收过压保护信号，在过压保护信号有效的前提下，采用各开路指示信号控制对应的LED灯串与电流调节电路的连接，并且对各LED灯串的开路指示信号作逻辑运算，得到开路故障信号；步骤1003，在开路故障信号有效的前提下，将反馈电压与对地短路阈值作比较，并将比较结果进行逻辑运算后，得到对地短路保护信号；步骤1004，在对地短路保护信号有效时，锁定LED灯串的电压调节电路，停止向LED灯串供电；以及步骤1005，在对地短路保护信号无效时，采用各开路指示信号控制对应的LED灯串的反馈电压的反馈。
在一个实施例中，当过压保护信号有效时，表征此时LED灯串的电压调节电路101的供电电压Vout过压，此时，电压调节电路101停止工作，直至供电电压Vout下降至安全阈值以下。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种用于LED灯串控制电路的短路保护电路，包括：
短路比较电路，接收各LED灯串的反馈电压以及短路阈值，并且基于各反馈电压分别与短路阈值的比较，输出各LED灯串的短路指示信号；
第一逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号，并且输出短路故障信号指示是否有短路故障发生；
计时电路，接收短路故障信号和开路故障信号，输出短路使能信号，所述短路使能信号在开路故障信号无效的状态下，在短路故障信号维持故障状态一段预设的时长后有效；以及
第二逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号和短路使能信号，并且基于各短路指示信号和短路使能信号的逻辑运算，输出各LED灯串短路隔离信号。
2.一种用于LED灯串控制电路的短路保护电路，包括：
短路比较电路，接收各LED灯串的反馈电压以及短路阈值，并且基于各反馈电压分别与短路阈值的比较，输出各LED灯串的短路指示信号；
第一逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号以及开路故障信号，并且输出短路故障信号指示是否有短路故障发生，在开路故障有效时，各短路指示信号被屏蔽，所述短路故障信号无效；
计时电路，接收短路故障信号，输出短路使能信号，所述短路使能信号在短路故障信号维持故障状态一段预设的时长后有效；以及
第二逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号和短路使能信号，并且基于各短路指示信号和短路使能信号的逻辑运算，输出各LED灯串短路隔离信号。
3.一种用于LED灯串控制电路的短路保护电路，包括：
短路比较电路，接收各LED灯串的反馈电压以及短路阈值，并且基于各反馈电压分别与短路阈值的比较，输出各LED灯串的短路指示信号；
第一逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号，并且输出短路故障信号指示是否有短路故障发生；
计时电路，接收短路故障信号，输出短路使能信号，所述短路使能信号短路故障信号维持故障状态一段预设的时长后有效；以及
第二逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号、开路故障信号和短路使能信号，并且基于各短路指示信号、开路故障信号和短路使能信号的逻辑运算，输出各LED灯串短路隔离信号，其中在开路故障信号有效时，各短路指示信号被屏蔽。
4.一种用于LED灯串控制电路的短路保护电路，包括：
短路比较电路，接收各LED灯串的反馈电压、短路阈值以及开路和故障信号，并且基于各反馈电压分别与短路阈值的比较，输出各LED灯串的短路指示信号，其中，开路故障信号用于使能短路比较电路；
第一逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号，并且输出短路故障信号指示是否有短路故障发生；
计时电路，接收短路故障信号，输出短路使能信号，所述短路使能信号在短路故障信号维持故障状态一段预设的时长后有效；以及
第二逻辑电路，接收各LED灯串的短路指示信号和短路使能信号，并且基于各短路指示信号和短路使能信号的逻辑运算，输出各LED灯串短路隔离信号。
5.如权利要求1-4任一项所述的短路保护电路，其中所述开路故障信号由开路比较电路和第三逻辑电路产生，其中：
开路比较电路，接收各LED灯串的反馈电压以及开路阈值，并基于各反馈电压分别与开路阈值的比较，输出各LED灯串的开路指示信号；以及
第三逻辑电路，接收各LED灯串的开路指示信号以及过压保护信号，并且基于各LED灯串的开路指示信号与过压保护信号的逻辑运算输出电流隔离开关控制信号以及开路故障信号指示是否有开路故障发生。
6.一种用于LED灯串控制电路的开路和对地短路保护电路，包括：
开路比较电路，接收各LED灯串的反馈电压以及开路阈值，并基于各反馈电压分别与开路阈值的比较，输出各LED灯串的开路指示信号；
第三逻辑电路，接收各LED灯串的开路指示信号以及过压保护信号，并且基于各LED灯串的开路指示信号与过压保护信号的逻辑运算输出电流隔离开关控制信号以及开路故障信号指示是否有开路故障发生；
对地短路保护电路，接收各LED灯串的反馈电压、对地短路阈值以及开路故障信号，在开路故障信号有效的前提下，对地短路保护电路分别将反馈电压与对地短路阈值作比较，并将比较结果进行逻辑运算后，输出对地短路保护信号；以及
第四逻辑电路，接收对地短路保护信号以及各电流隔离开关控制信号，并且基于对地短路保护信号分别与各电流隔离开关控制信号的逻辑运算，输出各反馈隔离开关控制信号。
7.如权利要求6所述用于LED灯串控制电路的开路和对地短路保护电路，其中所述过压保护信号由过压保护比较电路产生，所述过压保护比较电路接收LED灯串控制电路的供电电压和过压保护阈值，并且基于LED灯串控制电路的供电电压和过压保护阈值的比较结果，输出过压保护信号。
8.一种LED灯串控制电路，包括如权利要求1-4任一项所述的短路保护电路，还包括：
电压调节电路，提供供电电压给LED灯串；
电流调节电路，接收电流调节信号，并连接至各LED灯串的反馈端用于调节各LED灯串的电流；
反馈选择电路，接收各LED灯串的反馈电压，并输出其中的最小值至电压调节电路，用于调节供电电压；以及
隔离逻辑电路，接收各灯串的短路隔离信号、电流隔离开关控制信号以及反馈隔离开关控制信号，分别对各LED灯串的短路隔离信号和电流隔离开关控制信号作逻辑运算后输出对各灯串的电流隔离开关的控制信号，并且分别对各LED灯串的短路隔离信号和反馈隔离开关控制信号作逻辑运算后输出对各LED灯串的反馈隔离开关的控制信号。
9.如权利要求8所述的LED灯串控制电路，还包括如权利要求6所述的开路和对地短路保护电路。
10.如权利要求8所述的LED灯串控制电路，还包括反馈开关电路，包括和LED灯串数量相当的反馈隔离开关，其中每个反馈隔离开关耦接在LED灯串的反馈端和反馈选择电路之间。
11.如权利要求8所述的LED灯串控制电路，其中所述电流调节电路包括和LED灯串数量相当的电流隔离开关，在电流隔离开关控制信号的控制下将对应的LED灯串从电流调节电路断开。
12.一种LED灯串短路故障的控制方法，包括：
将各LED灯串的反馈电压与短路阈值相比较，得到各LED灯串的短路指示信号；
对各LED灯串的短路指示信号作逻辑运算，得到短路故障信号，在任意短路指示信号表征有短路故障产生时，短路故障信号有效，表征有LED灯串短路故障产生；
接收开路故障信号，在开路故障信号无效，并且短路故障信号有效状态维持一段预设的时长后，输出有效的短路使能信号；以及
在短路使能信号有效时，输出各短路指示信号控制各LED灯串的隔离。
13.如权利要求12所述的LED灯串短路故障的控制方法，其中输出各短路指示信号控制各LED灯串的隔离包括：
采用各短路指示信号控制对应的LED灯串的反馈电压的反馈；以及
采用各短路指示信号控制对应的LED灯串与电流调节电路的连接。
14.一种LED灯串开路和对地短路故障的控制方法，包括：
将各LED灯串的反馈电压与开路阈值相比较，得到各LED灯串的开路指示信号；
接收过压保护信号，在过压保护信号有效的前提下，采用各开路指示信号控制对应的LED灯串与电流调节电路的连接，并且对各LED灯串的开路指示信号作逻辑运算，得到开路故障信号；
在开路故障信号有效的前提下，将反馈电压与对地短路阈值作比较，并将比较结果进行逻辑运算后，得到对地短路保护信号；
在对地短路保护信号有效时，锁定LED灯串的电压调节电路，停止向LED灯串供电；以及
在对地短路保护信号无效时，采用各开路指示信号控制对应的LED灯串的反馈电压的反馈。
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