CN110730541B

CN110730541B - 用于led驱动器的开路保护电路

Info

Publication number: CN110730541B
Application number: CN201810721053.0A
Authority: CN
Inventors: 奚义义; 施三保; 龚天勋
Original assignee: Valeo Interior Controls Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Valeo Interior Controls Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2023-05-16
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: CN110730541A; EP3589079A1

Abstract

本公开提供了一种用于对LED驱动器进行开路保护的电路，包括开路检测子电路和开路保护执行子电路。所述开路检测子电路可以与LED驱动器中包括的多个LED串的两端相连，并被配置为根据LED串两端的电压差，确定所述多个LED串中的一个或多个是否发生开路；以及开路保护执行子电路，与LED驱动器中的第一节点电连接，并配置为从开路检测子电路接收确定结果，并根据确定结果控制是否执行开路保护，其中所述开路保护执行子电路进一步被配置为：响应于开路检测子电路确定所述多个LED串中的一个或多个发生开路，将第一节点的电压钳位至低电压，以执行开路保护。

Description

用于LED驱动器的开路保护电路

技术领域

本公开涉及电子设备领域，具体地，涉及一种用于LED驱动器的开路保护电路。

背景技术

LED照明电路被广泛应用于各种领域，例如，建筑照明、汽车头尾灯、包括个人计算机和高清电视机在内的液晶显示设备的背光以及闪光灯等。在大面积的照明系统中，通常将多个LED串成LED串使用。图1示出了根据相关技术的LED驱动器的电路图。在图1中，每三个LED被串连成一串。LED可能由于老化而发生开路，导致该串的LED无法正常照明。此时，需要检测这种电路异常，并且在需要的情况下，断开输入电源以保护LED驱动器的安全。

图2示出了根据相关技术的用于LED驱动器的开路保护电路的电路图。如图所示，每一LED串支路都对应有一个开路保护电路。例如，在D1发生开路的情况下，尽管图2所示的开路保护电路中与二极管D1所在的第一LED串相对应的开路保护子电路首先检测到VC1为低电平，使得三极管QA_1不导通，且三极管QB_1在输入电源V_输入的作用下导通，使得节点Vb的电压被降至低电平。由于Vb为低电平，使得LED驱动器中的三极管Q3和Q4也不导通，进而关断LED驱动器。

然而，图2所示的开路保护电路存在漏电流过大的问题。具体地，尽管Q3和Q4不导通，但是对于第二LED串而言，D4、D5和D6可能与R5和R6构成回路，使得在该支路中产生明显的漏电流，这对于第三LED串也是如此。在图2所示的示例中，漏电流能够达到100μA以上。另外，由于每个支路都对应有一个开路保护电路，图2所示的开路保护电路还存在元器件过多且电路复杂的问题。

基于此，需要提供一种结构简单且漏电流较小的用于LED驱动器的开路保护电路。

发明内容

本公开在于提供一种结构简单且漏电流较小的用于LED驱动器的开路保护电路。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于对LED驱动器进行开路保护的电路，包括：开路检测子电路，与LED驱动器中包括的多个LED串的两端相连，并被配置为根据LED串两端的电压差，确定所述多个LED串中的一个或多个是否发生开路；以及开路保护执行子电路，与LED驱动器中的第一节点电连接，并配置为从开路检测子电路接收确定结果，并根据确定结果控制是否执行开路保护，其中所述开路保护执行子电路进一步被配置为：响应于开路检测子电路确定所述多个LED串中的一个或多个发生开路，将第一节点的电压钳位至低电压，以执行开路保护。

例如，所述开路检测子电路包括：第一晶体管，所述第一晶体管的集电极经由第一电阻器接地；多个二极管，所述多个二极管与多个LED串相对应，其中所述多个二极管中的每一个的阴极与相应LED串的阴极相连，且其阳极与第一晶体管的基极相连；以及稳压二极管，所述稳压二极管的阴极与所述多个LED串的阳极相连且其阳极与第一晶体管的发射极相连。

作为另一示例，所述开路检测子电路包括：第一晶体管，所述第一晶体管的集电极经由第一电阻器接地，发射极与所述多个LED串的阳极相连，且基极与稳压二极管的阴极相连；多个二极管，所述多个二极管与多个LED串相对应，所述多个二极管中的每一个的阴极与相应LED串的阴极相连，且其阳极与稳压二极管的阳极相连；以及稳压二极管。

作为另一示例，所述开路保护执行子电路包括：第二晶体管，所述第二晶体管的基极与所述第一晶体管的集电极相连，发射极与地相连且集电极与第一节点相连。

作为另一示例，所述开路检测子电路还包括第二电阻器，其中所述稳压二极管的阳极经由第二电阻器与第一晶体管的发射极相连。

作为另一示例，所述开路检测子电路还包括第二电阻器，其中所述第一晶体管的发射极经由第二电阻器与所述多个LED串的阳极相连。

作为另一示例，所述第一晶体管为P型晶体管。

作为另一示例，所述第二晶体管为N型晶体管。

作为另一示例，所述电路还可以包括第一电容器，所述第一电容器一端连接在开路检测子电路和开路保护执行子电路之间，且其另一端接地。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1示出了根据相关技术的LED驱动器的电路图；

图2示出了根据相关技术的用于LED驱动器的开路保护电路的电路图；

图3示出了根据本发明构思的用于LED驱动器的开路保护电路的框图；

图4(a)和4(b)示出了根据本发明示例实施例的包括在开路保护电路中的开路检测子电路的电路图；

图5示出了根据本发明构思的用于LED驱动器的开路保护电路的一个实施例；

图6示出了根据本发明构思的用于LED驱动器的开路保护电路的另一实施例；以及

图7示出了根据本发明构思的用于LED驱动器的开路保护电路的再一实施例。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指出。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。

因此，本公开的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本公开的技术可以采取存储有指令的计算机可读介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。在本公开的上下文中，计算机可读介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，计算机可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。计算机可读介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；和/或有线/无线通信链路。

本公开的实施例提供了一种结构简单且漏电流较小的用于LED驱动器的开路保护电路。

图3示出了根据本发明构思的用于LED驱动器310的开路保护电路320的框图。LED驱动器310可以包括LED驱动电路311和LED串312，其具体实现方式可以参考图1所述，在此将不再进行赘述。应注意，尽管图3仅示例性地示出了一个LED串，LED驱动器310实际上可以包括一个或更多个LED串。另外，图1仅示出了根据本发明示例实施例的开路保护电路能够应用的一种LED驱动器的实现方式，本发明不限于此。也就是说，根据本发明示例实施例的开路保护电路同样能够应用于具有类似的或不同的拓扑结构的LED驱动器中。返回参考图3，在图3中，根据本发明构思的用于LED驱动器的开路保护电路320可以包括开路检测子电路321和开路保护执行子电路322。所述开路检测子电路321与LED驱动器中包括的多个LED串的两端相连，并被配置为根据LED串两端的电压差，确定所述多个LED串中的一个或多个是否发生开路。所述开路保护执行子电路322可以与LED驱动器中的用于开路控制的第一节点(例如，如图1所示的节点A)电连接，并配置为从开路检测子电路接收确定结果，并根据确定结果控制是否执行开路保护。所述开路保护执行子电路322可以进一步被配置为：响应于开路检测子电路确定所述多个LED串中的一个或多个发生开路，将第一节点的电压钳位至低电压，以执行开路保护。

图4(a)和4(b)示出了根据本发明示例实施例的包括在开路保护电路中的开路检测子电路的电路图。如图4(a)所示，所述开路检测子电路321可以包括：第一晶体管Q5，所述第一晶体管Q5的集电极经由第一电阻器R1接地；多个二极管D13、D12和D11，所述多个二极管与多个LED串相对应，其中所述多个二极管中的每一个的阴极与相应LED串的阴极相连，且其阳极与第一晶体管的基极相连；以及稳压二极管D10，所述稳压二极管D10的阴极与所述多个LED串的阳极相连且其阳极与第一晶体管Q5的发射极相连。在图1所示的LED驱动电路中，所述多个LED串的阳极对应于输入电源V_输入。具体地，所述稳压二极管D10的工作电压可以基本与LED串正常工作的电压相同。附加地，所述开路检测子电路321还可以包括第二电阻器R2，其中所述稳压二极管D10的阳极经由第二电阻器R2与第一晶体管的发射极相连。所述第二电阻器可以用于限制第一晶体管Q5的发射极的电流。

应注意，稳压二极管D10的位置不限于图4(a)所示的位置，它还可以连接在所述多个二极管与第一晶体管Q5之间，如图4(b)所示。在图4(b)中，第一晶体管Q5的集电极经由第一电阻器R1接地，发射极与所述多个LED串的阳极相连，且基极与稳压二极管D10的阴极相连。稳压二极管的阳极与多个二极管D13、D12和D11的阳极相连。类似地，图4(b)所示的开路检测子电路同样可以包括用于限制第一晶体管Q5的发射极的电流的第二电阻器R2，其中所述第一晶体管Q5的发射极经由第二电阻器R2与所述多个LED串的阳极(针对图1所示的LED驱动电路，为输入电源V_输入)相连。

在上述示例实施例中，所述第一晶体管Q5可以是P型晶体管。

此外，所述开路保护执行子电路322可以实现为第二晶体管Q6。所述第二晶体管Q6的基极可以与所述第一晶体管Q5的集电极相连，发射极可以与地相连且集电极与第一节点(在图1所示的电路中，对应于第一节点A)相连。在一个示例中，所述第二晶体管Q6可以是N型晶体管。

应注意，当将开路检测子电路和开路保护执行子电路相连时，图4(a)和4(b)所示的开路检测子电路所包括的第一电阻器R1能够用于防止上述第二晶体管Q6被漏电流导通，以实现更可靠的开路保护电路。

另外，根据本发明构思的用于LED驱动器的开路保护电路还可以包括用于电磁兼容的第一电容器C1，所述第一电容器C1一端连接在开路检测子电路和开路保护执行子电路之间，且其另一端接地。

图5和图6分别示出了根据本发明构思的用于LED驱动器的开路保护电路的实施例。下面结合图1所示的LED驱动器来描述图5和图6所示的开路保护电路。

具体地，如图5所示，该开路保护电路包括开路检测子电路521和开路保护执行子电路522。在LED驱动器中包括的多个LED串中的每一个的检测点Vc1、Vc2和Vc3分别经由与之对应的二极管(D13、D12或D11)连接至第一晶体管Q5的基极。第一晶体管的发射极经由第二电阻器R2和稳压二极管D10连接至输入电源，且其集电极经由第一电阻器R1接地。第二晶体管Q6的基极与第一晶体管Q5的集电极相连，发射极接地且集电极与LED驱动器的输入电源馈送节点(如图1中所示的节点A)相连，以对输入电源馈送节点进行钳位，进而实现开路保护。此外，该开户保护电路中还包括用于电磁兼容的第一电容器C1，其连接在开关第二晶体管Q6的基极和地之间。在该实施例中，第一晶体管Q5是P型晶体管，且第二晶体管Q6是N型晶体管。

当LED驱动器正常工作时，各LED串中的检测点(Vc1、Vc2和Vc3)应为高电平，且第一节点A的电压Vb为高电平。此时，对于图5的开路保护电路而言，由于V_输入与Vcx之间的电压差可能小于稳压二极管D10的电压、晶体管Q5的发射极和基极之间的电压、二极管的PN结电压之和，即：

V_输入-Vcx＜Vz_(D10)+Vbe_(Q5)+Vd(其中，x＝1，2或3)

所以晶体管Q5截止，其集电极对应低电平。此时，晶体管Q6在晶体管Q5的控制下也同样截止，因此，Vb保持处于高电平。

当LED驱动器中某一个LED发生开路(例如，D1开路)时，第一LED串中的检测点(Vcl)应为低电平，而其他LED串的检测点(Vc2和Vc3)应为高电平，且此时第一节点A的电压Vb被保持在上一正常工作时刻的高电平。这样，对于图5的开路保护电路而言，由于V_输入与Vc1之间的电压差可能大于稳压二极管D10的电压、第一晶体管Q5的发射极和基极之间的电压、二极管的PN结电压之和，即：

V_输入-Vc1＞Vz_(D10)+Vbe_(Q5)+Vd

所以第一晶体管Q5导通，其集电极对应高电平。应注意，二极管D11、D12和D13被用作逻辑与门。也就是说，当任一个检测点的电压能够使第一晶体管Q5导通时，都将导通第一晶体管Q5。此时，晶体管Q6在晶体管Q5的控制下也同样被导通，从而使得第一节点A的电压Vb被钳位至低电平。那么，低电平的Vb使LED驱动器中的晶体管Q3和Q4关断，进而实现对LED驱动器的开路保护。转言之，上述电路能够实现检测LED驱动器中的多个LED串中的一个或多个是否发生开路。

在该电路中，稳压二极管Z10和第一晶体管Q5之间连接有第二电阻器R2，其用于限制第一晶体管Q5的发射极电流。另外，在第一晶体管Q5的集电极和地之间连接有第一电阻器R1，其用于防止第二晶体管Q6被漏电流导通。此外，所述开路保护电路还包括第一电容器C1，其连接在第二晶体管Q6的基极和地之间，用于电磁兼容。

从图5可以看出，相较于现有的用于LED驱动器的开路保护电路，本公开提供了一种结构简单的开路保护电路，其可以用于同时监测LED驱动器所包括的多个LED串的开路与否，并在一个或多个LED串中发生开路的情况下，关断LED驱动器，实现开路保护。此外，应注意，由于该电路中采用单向导通的二极管与检测点相连，所以不存在出现如图2所示的由于器件之间构成彻底的通路而产生较大漏电流的情况。然而，对于图5所示的电路，依然可能存在漏电流。这是由于第一节点的电压Vb不可能完全被钳位至0V，使得图1中的晶体管Q3和Q4被部分导通，从而使得LED串中可能存在漏电流。在图5所示的示例中，第二和第三LED串内的漏电流的大小约为400nA，其明显小于图2所示的漏电流。当然，这种漏电流也可能存在于图2所示的电路中，但是由于这种因为器件的不完全截止而引起的漏电流相较于之前所述的因为构成彻底通路而引起的漏电流相比要小得多，所以并不作为主要因素考虑。

以上描述了在晶体管Q3和Q4为具有相同参数的晶体管的情况下LED驱动器中电路所产生的漏电流。然而，在晶体管Q3和Q4参数(饱和电流)不同的情况下(例如，相差10倍)，两个LED串通路中的漏电流分别约为400nA和4μA。尽管二者之间的差异很大，但是漏电流均小于10μA，不影响LED电路的整体效果。

图6示出了根据本发明构思的用于LED驱动器的开路保护电路的另一实施例。图6所示的开路保护电路同样可以包括开路检测子电路621和开路保护执行子电路622。图6所示的实施例与图5所示的实施例的区别仅在于稳压二极管D10的连接位置有所不同。在图6中，稳压二极管连接在与检测点相连的多个二极管和第一晶体管Q5的基极之间，其电路原理与图5所示实施例的电路原理相同，因此将不再进行赘述。

除了以上所述地用双极性晶体管来实现第二晶体管Q6之外，还可以使用其他晶体管。图7示出了根据本发明构思的用于LED驱动器的开路保护电路的再一实施例。在该实施例中，开路保护电路可以包括开路检测子电路721和开路保护执行子电路722。然而，图7与图6所示实施例的不同之处在于将第二晶体管Q6实现为MOSFET。图7所示的开路保护电路同样具有结构简单且漏电流较小的特点。具体地，当采用MOSFET来实现第二晶体管Q6时，能够更快速地执行开路保护操作。

此外，应注意，尽管以上以分开的形式单独地描述根据本公开示例实施例的方法的实施方式，然而在以上描述的各实施方式中描述的特征可以在不脱离本公开构思的情况下以任何方式结合在单个实施方式中，且在单个实施方式中描述的特征也可以分开实现在多个实施方式中。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims

1.一种用于对LED驱动器进行开路保护的电路，包括：

开路检测子电路(321，521，621，721)，与LED驱动器中包括的多个LED串的两端相连，并被配置为根据LED串两端的电压差，确定所述多个LED串中的一个或多个是否发生开路；以及

开路保护执行子电路(322，522，622，722)，与LED驱动器中的第一节点电(A)连接，并配置为从开路检测子电路(321，521，621，721)接收确定结果，并根据确定结果控制是否执行开路保护，

其中所述开路保护执行子电路(322，522，622，722)进一步被配置为：响应于开路检测子电路(321，521，621，721)确定所述多个LED串中的一个或多个发生开路，将第一节点(A)的电压钳位至低电压，以执行开路保护；

其中所述开路检测子电路(321，521，621，721)包括：

第一晶体管(Q5)，所述第一晶体管(Q5)的集电极经由第一电阻器(R1)接地；

多个二极管(D11，D12，D13)，所述多个二极管(D11，D12，D13)与多个LED串相对应，其中所述多个二极管(D11，D12，D13)中的每一个的阴极与相应LED串的阴极相连，且其阳极与第一晶体管(Q5)的基极相连；以及

稳压二极管(D10)，所述稳压二极管(D10)的阴极与所述多个LED串的阳极相连且其阳极与第一晶体管(Q5)的发射极相连。

2.根据权利要求1所述的电路，其中所述开路保护执行子电路(322，522，622，722)包括：

第二晶体管(Q6)，所述第二晶体管(Q6)的基极与所述第一晶体管(Q5)的集电极相连，发射极与地相连且集电极与第一节点(A)相连。

3.根据权利要求1所述的电路，其中所述开路检测子电路(321，521，621，721)还包括第二电阻器(R2)，其中所述稳压二极管(D 10)的阳极经由第二电阻器(R2)与第一晶体管(Q5)的发射极相连。

4.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一晶体管(Q5)为P型晶体管。

5.根据权利要求2所述的电路，其中所述第二晶体管(Q6)为N型晶体管。

6.根据权利要求1所述的电路，还包括第一电容器(C1)，所述第一电容器(C1)一端连接在开路检测子电路(321，521，621，721)和开路保护执行子电路(322，522，622，722)之间，且其另一端接地。