CN109729613B - 一种恒流驱动保护电路、保护装置和电视机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒流驱动保护电路、保护装置和电视机，其中，所述恒流驱动保护电路包括恒流驱动模块、控制模块和保护模块；所述控制模块用于检测LED灯串的工作电流，并在工作电流小于预设电流时，输出驱动信号至所述恒流驱动模块和保护模块，以及在工作电流大于或等于预设电流时，停止输出驱动信号；所述保护模块用于在接收到驱动信号时开启以控制所述恒流驱动模块闭合，以及在未接收到驱动信号时关断以控制所述恒流驱动模块断开；所述恒流驱动模块用于在闭合时根据驱动信号输出恒定的驱动电流至所述LED灯串。通过加入保护模块实现了根据LED灯串的电流控制恒流驱动模块的闭合与断开，大大提高了恒流驱动电路的稳定性和安全性。

Description

一种恒流驱动保护电路、保护装置和电视机

技术领域

本发明涉及LED驱动技术领域，特别涉及一种恒流驱动保护电路、保护装置和电视机。

背景技术

随着时代的发展，电视时代已经从体积庞大的CRT电视发展成平板液晶电视，而目前的平板液晶电视流行采用 LED 恒流光源作为其背光源，因此，平板液晶电视电源中不可避免需要LED恒流驱动电路。由于BULK恒流驱动电路效率高，输出功率大，电路简单，成本低，因此BULK恒流驱动电路往往作为平板液晶电视电源中LED恒流驱动电路首选。

但是BULK恒流驱动电路却有个致命缺陷，即BULK电路是个降压电路，由于输入电压远高于LED驱动电压，当出现LED过载电流时如果不能及时保护，就有可能烧毁LED灯珠，而现有BULK恒流驱动IC通常有过载电流检测，当IC检测到过载电流时会停止工作，停止驱动MOSFET。

然而，当MOSFET失效短路时，由于这时IC不能正常关断MOSFET，因此有可能烧毁LED，甚至有可能在LED烧毁过程中LED灯珠因过热而引起火灾，从而影响LED恒流驱动电路的安全性和可靠性。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种恒流驱动保护电路、保护装置和电视机，通过在恒流驱动电路中加入保护模块，能根据LED灯串的电流控制恒流驱动电路的闭合与断开，有效弥补了当驱动芯片无法正常关断MOSFET时导致LED灯串长时间处于过载状态的缺陷，大大提高了恒流驱动电路的稳定性和安全性。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种恒流驱动保护电路，与LED灯串连接，其包括恒流驱动模块、控制模块和保护模块；所述控制模块用于检测LED灯串的工作电流，并在所述工作电流小于预设电流时，输出驱动信号至所述恒流驱动模块和保护模块，以及在所述工作电流大于或等于预设电流时，停止输出所述驱动信号；所述保护模块用于在接收到所述驱动信号时开启以控制所述恒流驱动模块闭合，以及在未接收到所述驱动信号时关断以控制所述恒流驱动模块断开；所述恒流驱动模块用于在闭合时根据所述驱动信号输出恒定的驱动电流至所述LED灯串。

所述的恒流驱动保护电路中，所述保护模块包括充放电单元和开关单元，所述充放电单元根据控制模块是否输出驱动信号切换为充电状态或放电状态，并输出控制电压至所述开关单元；所述开关单元用于根据所述控制电压开启或关断进而控制恒流驱动模块闭合或断开。

所述的恒流驱动保护电路中，当所述控制模块输出驱动信号时，所述充放电单元切换为充电状态使得控制电压升高至第一预设电压，当所述控制模块停止输出驱动信号时，所述充放电单元切换为放电状态使得控制电压降低至第二预设电压；所述开关单元用于在接收到第一预设电压时开启以及在接收到第二预设电压时关断。

所述的恒流驱动保护电路中，所述控制模块包括控制芯片和第一电容；所述控制芯片的OUT端连接所述恒流驱动模块和保护模块，所述控制芯片的CS端连接所述恒流驱动模块，所述控制芯片的PWM端连接PWM信号输入端，所述控制芯片的VCC端连接VCC供电端和第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地。

所述的恒流驱动保护电路中，所述恒流驱动模块包括第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、电感、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一MOS管；所述第二电容的一端、第一二极管的负极、第三电容的一端均连接VIN电压输入端和LED灯串的正极，所述第二电容的另一端接地；所述第一二极管的正极连接第一MOS管的漏极、电感的一端和第五电容的一端；所述第三电容的另一端连接LED灯串的负极和电感的另一端；所述第一MOS管的栅极通过第一电阻连接所述控制模块，所述第一MOS管的源极连接第三电阻的一端和所述保护模块；所述第三电阻的另一端连接所述控制模块、还通过所述第四电容接地；所述第二电阻的一端连接所述保护模块，所述第二电阻的另一端接地；所述第五电容的另一端通过所述第四电阻接地。

所述的恒流驱动保护电路中，所述充放电单元包括第六电容、第七电容、第五电阻、第六电阻、第二二极管和第三二极管；所述第六电容的一端连接所述控制模块，所述第六电容的另一端通过所述第五电阻连接第二二极管的负极和第三二极管的正极；所述第二二极管的正极接地；所述第三二极管的负极连接第六电阻的一端和第七电容的一端；所述第七电容的一端还连接所述开关单元，所述第七电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端接地。

所述的恒流驱动保护电路中，所述开关单元包括第二MOS管，所述第二MOS管的漏极和源极均连接所述恒流驱动模块，所述第二MOS管的栅极连接所述第七电容的一端。

所述的恒流驱动保护电路中，所述第一MOS管为N沟道MOS管。

一种恒流驱动保护装置，包括外壳，所述外壳内设置有PCB板，其特征在于，所述PCB板上设置有如上所述的恒流驱动保护电路。

一种电视机，包括LED背光源，所述LED背光源包括若干LED灯串，其采用如上所述的恒流驱动保护装置驱动所述LED灯串。

相较于现有技术，本发明提供的恒流驱动保护电路、保护装置和电视机中，所述恒流驱动保护电路与LED灯串连接，其包括恒流驱动模块、控制模块和保护模块；所述控制模块用于检测当前LED灯串的工作电流，并在所述工作电流小于预设电流时，输出驱动信号至所述恒流驱动模块和保护模块，以及在所述工作电流大于或等于预设电流时，停止输出所述驱动信号；所述保护模块用于在接收到所述驱动信号时开启以控制所述恒流驱动模块闭合，以及在未接收到所述驱动信号时关断以控制所述恒流驱动模块断开；所述恒流驱动模块用于在闭合时根据所述驱动信号输出恒定的驱动电流至所述LED灯串。通过在恒流驱动电路中加入保护模块，能根据LED灯串的电流控制恒流驱动电路的闭合与断开，有效弥补了当驱动芯片无法正常关断MOSFET时导致LED灯串长时间处于过载状态的缺陷，大大提高了恒流驱动电路的稳定性和安全性。

附图说明

图1 为本发明提供的恒流驱动保护电路的结构框图。

图2 为本发明提供的恒流驱动保护电路的电路图。

具体实施方式

本发明提供一种恒流驱动保护电路、保护装置和电视机，通过在恒流驱动电路中加入保护模块，能根据LED灯串的电流控制恒流驱动电路的闭合与断开，有效弥补了当驱动芯片无法正常关断MOSFET时导致LED灯串长时间处于过载状态的缺陷，大大提高了恒流驱动电路的稳定性和安全性。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的恒流驱动保护电路与LED灯串连接，其包括恒流驱动模块10、控制模块20和保护模块30，所述控制模块20连接所述恒流驱动模块10和保护模块30，所述恒流驱动模块10还连接所述LED灯串和保护模块30，所述控制模块20还通过采样电阻接地；所述控制模块用于检测LED灯串的工作电流，并在所述工作电流小于预设电流时，输出驱动信号至所述恒流驱动模块和保护模块，以及在所述工作电流大于或等于预设电流时，停止输出所述驱动信号；所述保护模块用于在接收到所述驱动信号时开启以控制所述恒流驱动模块闭合，以及在未接收到所述驱动信号时关断以控制所述恒流驱动模块断开；所述恒流驱动模块用于在闭合时根据所述驱动信号输出恒定的驱动电流至所述LED灯串。

具体来说，本发明由所述控制模块20检测LED灯串的工作电流，当所述工作电流小于预设电流时，所述控制模块20输出驱动信号至所述恒流驱动模块10和保护模块30，控制所述保护模块30开启，使恒流驱动模块10闭合，此时所述恒流驱动模块10根据所述驱动信号为LED灯串提供恒定的驱动电流进而点亮LED灯串；当所述工作电流大于等于预设电流时，所述控制模块20停止输出驱动信号，控制所述保护模块30关断，使恒流驱动模块10断开，进而切断LED灯串的工作电流熄灭所述LED灯串。

即本发明在LED灯串的恒流驱动电路中加入保护模块30，通过检测LED灯串的工作电流，并根据所述工作电流控制保护模块30的开启和关断，进而使得恒流驱动模块10闭合或断开，能在工作电流小于预设电流时，恒流驱动模块10闭合正常驱动LED灯串点亮，而在工作电流大于等于预设电流，即检测到过载电流时控制保护模块30关断，使得恒流驱动模块10断开，从而可靠切断LED灯串的工作电流，熄灭所述LED灯串完成保护过程。因此本发明提供的恒流驱动保护电路在发生过载电流时，能可靠关断恒流驱动模块10，对LED灯串进行保护，切断流经LED灯串的工作电流，避免在发生过载电流时恒流驱动模块10无法可靠关断导致LED灯串长时间处于过载状态，导致LED灯串烧毁甚至引起火灾的情况，有效提高了恒流驱动电路的稳定性和安全性。

进一步地，请一并参阅图2，所述保护模块30包括充放电单元301和开关单元302，所述充放电单元301连接开关单元302，所述充放电单元301还连接所述控制模块20，所述开关单元302还连接所述恒流驱动模块10；所述充放电单元301用于根据控制模块20是否输出驱动信号从而切换为充电状态或者放电状态，并输出相应的控制电压至所述开关单元302，所述开关单元302用于根据所述控制电压开启或关断，从而通过所述开关单元302控制恒流驱动模块10闭合或断开，实现电路保护功能。

具体来说，当控制模块20检测到LED灯串的工作电流小于预设电流时，此时所述控制模块20输出驱动信号，所述充放电单元301在检测到驱动信号后切换为充电状态，使得输出至开关单元302的控制电压升高，当所述控制电压升高至第一预设电压时开关单元302开启，使恒流驱动模块10闭合，恒流驱动模块10为LED灯串提供恒定的驱动电流进而点亮LED灯串；而当控制模块20检测到LED灯串的工作电流大于等于预设电流时，此时所述控制模块20停止输出驱动信号，所述充放电单元301在驱动信号停止输出后切换为放电状态，使得输出至开关单元302的控制电压降低，当所述控制电压降低至第二预设电压时开关单元302关断，使得恒流驱动模块10断开，可靠切断LED灯串上的电流进而熄灭LED灯串，避免长时间过流工作导致LED烧毁或者引发火灾，有效实现了LED灯串的过流保护。

进一步地，所述控制模块20包括控制芯片U1和第一电容C1；所述控制芯片U1的OUT端连接所述恒流驱动模块10和保护模块30，所述控制芯片U1的CS端连接所述恒流驱动模块10，所述控制芯片U1的PWM端连接PWM信号输入端，所述控制芯片U1的VCC端连接VCC供电端和第一电容C1的一端，所述第一电容C1的另一端接地。本实施例中，所述控制芯片U1采用型号为BD559BLF的驱动芯片，当然，在其它实施例中，也可采用其它具有相同功能的驱动芯片，本发明对此不作限定。

本发明通过所述控制芯片U1的CS端接收检测到的工作电流，并通过OUT端输出驱动信号，本实施例中，所述驱动信号为PWM脉宽调制信号，当CS端检测到当前工作电流小于预设电流时，OUT端输出PWM脉宽调制信号至恒流驱动模块10和保护模块30，保护模块30开启使得整个驱动电路闭合，而恒流驱动模块10根据该PWM脉宽调制信号输出恒定的驱动电流至LED灯串，驱动LED灯串正常点亮；而当CS端检测到当前工作电流大于等于预设电流时，OUT端停止输出PWM脉宽调制信号，保护模块30关断使得恒流驱动模块10断开，进而使整个驱动电路断开，有效切断LED灯串上的电流，对其进行可靠保护。优选地，本发明还可通过控制CS端的峰值电平来控制LED灯串的恒流值，实现LED恒流控制。

进一步地，所述恒流驱动模块10包括第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、电感L1、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MOS管Q1；所述第二电容C2的一端、第一二极管D1的负极、第三电容C3的一端均连接VIN电压输入端和LED灯串的正极，所述第二电容C2的另一端接地；所述第一二极管D1的正极连接第一MOS管Q1的漏极、电感L1的一端和第五电容C5的一端；所述第三电容C3的另一端连接LED灯串的负极和电感L1的另一端；所述第一MOS管Q1的栅极通过第一电阻R1连接所述控制模块20，具体连接所述控制芯片U1的OUT端，所述第一MOS管Q1的源极连接第三电阻R3的一端和所述保护模块30；所述第三电阻R3的另一端连接所述控制模块20，具体连接所述控制芯片U1的CS端、还通过所述第四电容C4接地；所述第二电阻R2的一端连接所述保护模块30，所述第二电阻R2的另一端接地；所述第五电容C5的另一端通过所述第四电阻R4接地，本实施例中，所述第一MOS管Q1为N沟道MOS管，即本实施例采用现有常见的BULK恒流驱动电路，驱动过程为控制芯片U1的OUT端发出驱动信号，使得第一MOS管Q1导通，BULK恒流驱动电路启动，将输入电压VIN降压为当前LED灯串所需的恒流电压，为LED灯串提供恒定的驱动电流，其中第二电阻R2主要起电流检测作用，控制芯片U1通过CS端检测第二电阻R2上的电流获取当前LED灯串的工作电流，进而判断当前是否出现过载电流以控制驱动信号的输出与否，实现LED灯串的过流保护功能。

更进一步地，请继续参阅图2，所述充放电单元301包括第六电容C6、第七电容C7、第五电阻R5、第六电阻R6、第二二极管D2和第三二极管D3；所述第六电容C6的一端连接所述控制模块20，具体连接所述控制芯片U1的OUT端，所述第六电容C6的另一端通过所述第五电阻R5连接第二二极管D2的负极和第三二极管D3的正极；所述第二二极管D2的正极接地；所述第三二极管D3的负极连接第六电阻R6的一端和第七电容C7的一端；所述第七电容C7的一端还连接所述开关单元302，所述第七电容C7的另一端接地；所述第六电阻R6的另一端接地。

所述开关单元302包括第二MOS管Q2，所述第二MOS管Q2的漏极和源极均连接所述恒流驱动模块10，具体所述第二MOS管Q2的漏极连接所述第一MOS管Q1的源极，所述第二MOS管Q2的源极通过第二电阻R2接地，所述第二MOS管Q2的栅极连接所述第七电容C7的一端。本实施例中，所述第二MOS管Q2为N沟道MOS管。

为更好地理解本发明提供的恒流驱动保护电路的工作过程及测试效果，以下结合图2，举应用实施例对所述恒流驱动保护电路进行进一步说明：

本应用实施例中，控制芯片U1通过CS端检测第二电阻R2上的电流获取当前LED灯串的工作电流，当正常驱动LED灯串时，即此时的工作电流小于预设电流，控制芯片U1的OUT端输出PWM脉宽调制信号至第六电容C6，具体当OUT端为低电平时，第六电容C6通过控制芯片U1的OUT端，第二二极管D2和第五电阻R5放电到零电平，当OUT端为高电平时，高电平给第六电容C6和第七电容C7充电，由于所述第六电阻R6和第七电容C7的时间常数远大于PWM工作周期，本实施例中，优选所述第六电阻R6和第七电容C7的时间常数为最低PWM工作周期的10倍，因此经过若干个PWM周期后，第七电容C7上的电压接近PWM脉冲峰值电压，即第二MOS管Q2栅极上的电压持续升高至PWM脉冲峰值电压，此时控制第二MOS管Q2导通，恒流驱动保护电路闭合进而点亮LED灯串。

当出现第一MOS管Q1短路时，输入电压VIN通过LED灯串、电感L1、第二MOS管Q2和第二电阻R2到低，由于输入电压VIN电压远高于LED灯串所需的恒流电压，因此第二电阻R2的电压迅速升高，此时控制芯片U1通过CS端检测到第二电阻R2上的过流信号，即此时LED灯串的工作电流大于等于预设电流，控制芯片U1的OUT端停止发送PWM信号，第七电容C7通过第六电阻R6放电，使得第七电容C7上的电压持续下降，即第二MOS管Q2栅极上的电压持续下降，当低于第二MOS管Q2的导通门槛电压时，第二MOS管Q2关断，从而切断流过LED灯串的电流，从而避免了由于流经LED灯串的电流过大导致灯串烧毁甚至引起火灾的情况，有效保护的LED灯串。

因此，本应用实施例中，当第一MOS管Q1短路而控制芯片U1无法正常关断该第一MOS管Q1时，也能通过保护模块30有效切断流经LED灯串的电流，弥补了现有控制芯片U1过载电流保护的不足，有效提高了恒流驱动电路的可靠性和安全性。

基于上述恒流驱动保护电路，本发明还相应提供一种恒流驱动保护装置，包括外壳，所述外壳内设置有PCB板，所述PCB板上设置有如上所述的恒流驱动保护电路，由于上文已对所述恒流驱动保护电路进行了详细介绍，此处不作详述。

本发明还相应提供一种电视机，包括LED背光源，所述LED背光源包括若干LED灯串，其采用如上所述的恒流驱动保护装置驱动所述LED灯串，由于上文已对所述恒流驱动保护装置进行了详细介绍，此处不作详述。

综上所述，本发明提供的恒流驱动保护电路、保护装置和电视机中，所述恒流驱动保护电路与LED灯串连接，其包括恒流驱动模块、控制模块和保护模块；所述控制模块用于检测当前LED灯串的工作电流，并在所述工作电流小于预设电流时，输出驱动信号至所述恒流驱动模块和保护模块，以及在所述工作电流大于或等于预设电流时，停止输出所述驱动信号；所述保护模块用于在接收到所述驱动信号时开启以控制所述恒流驱动模块闭合，以及在未接收到所述驱动信号时关断以控制所述恒流驱动模块断开；所述恒流驱动模块用于在闭合时根据所述驱动信号输出恒定的驱动电流至所述LED灯串。通过在恒流驱动电路中加入保护模块，能根据LED灯串的电流控制恒流驱动电路的闭合与断开，有效弥补了当驱动芯片无法正常关断MOSFET时导致LED灯串长时间处于过载状态的缺陷，大大提高了恒流驱动电路的稳定性和安全性。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种恒流驱动保护电路，与LED灯串连接，其特征在于，包括恒流驱动模块、控制模块和保护模块；所述控制模块用于检测LED灯串的工作电流，并在所述工作电流小于预设电流时，输出驱动信号至所述恒流驱动模块和保护模块，以及在所述工作电流大于或等于预设电流时，停止输出所述驱动信号；所述保护模块用于在接收到所述驱动信号时开启以控制所述恒流驱动模块闭合，以及在未接收到所述驱动信号时关断以控制所述恒流驱动模块断开；所述恒流驱动模块用于在闭合时根据所述驱动信号输出恒定的驱动电流至所述LED灯串；

所述保护模块包括充放电单元和开关单元，所述充放电单元根据控制模块是否输出驱动信号切换为充电状态或放电状态，并输出控制电压至所述开关单元；所述开关单元用于根据所述控制电压开启或关断进而控制所述恒流驱动模块闭合或断开；

当控制模块检测到LED灯串的工作电流大于等于预设电流时，所述控制模块停止输出驱动信号，所述充放电单元在驱动信号停止输出后切换为放电状态，使得输出至开关单元的控制电压降低，当所述控制电压降低至第二预设电压时开关单元关断。

2.根据权利要求1所述的恒流驱动保护电路，其特征在于，当所述控制模块输出驱动信号时，所述充放电单元切换为充电状态使得控制电压升高至第一预设电压；所述开关单元用于在接收到第一预设电压时开启。

3.根据权利要求1所述的恒流驱动保护电路，其特征在于，所述控制模块包括控制芯片和第一电容；所述控制芯片的OUT端连接所述恒流驱动模块和保护模块，所述控制芯片的CS端连接所述恒流驱动模块，所述控制芯片的PWM端连接PWM信号输入端，所述控制芯片的VCC端连接VCC供电端和第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的恒流驱动保护电路，其特征在于，所述恒流驱动模块包括第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、电感、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一MOS管；所述第二电容的一端、第一二极管的负极、第三电容的一端均连接VIN电压输入端和LED灯串的正极，所述第二电容的另一端接地；所述第一二极管的正极连接第一MOS管的漏极、电感的一端和第五电容的一端；所述第三电容的另一端连接LED灯串的负极和电感的另一端；所述第一MOS管的栅极通过第一电阻连接所述控制模块，所述第一MOS管的源极连接第三电阻的一端和所述保护模块；所述第三电阻的另一端连接所述控制模块、还通过所述第四电容接地；所述第二电阻的一端连接所述保护模块，所述第二电阻的另一端接地；所述第五电容的另一端通过所述第四电阻接地。

5.根据权利要求1所述的恒流驱动保护电路，其特征在于，所述充放电单元包括第六电容、第七电容、第五电阻、第六电阻、第二二极管和第三二极管；所述第六电容的一端连接所述控制模块，所述第六电容的另一端通过所述第五电阻连接第二二极管的负极和第三二极管的正极；所述第二二极管的正极接地；所述第三二极管的负极连接第六电阻的一端和第七电容的一端；所述第七电容的一端还连接所述开关单元，所述第七电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端接地。

6.根据权利要求5所述的恒流驱动保护电路，其特征在于，所述开关单元包括第二MOS管，所述第二MOS管的漏极和源极均连接所述恒流驱动模块，所述第二MOS管的栅极连接所述第七电容的一端。

7.根据权利要求4所述的恒流驱动保护电路，其特征在于，所述第一MOS管为N沟道MOS管。

8.一种恒流驱动保护装置，包括外壳，所述外壳内设置有PCB板，其特征在于，所述PCB板上设置有如权利要求1-7任意一项所述的恒流驱动保护电路。

9.一种电视机，包括LED背光源，所述LED背光源包括若干LED灯串，其特征在于，采用如权利要求8所述的恒流驱动保护装置驱动所述LED灯串。

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