CN110944432A - 具有过温检测功能的led灯恒流输出电路及过温检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，其包括至少一个矩阵LED灯、反馈环路以及具有NTC元件的过温检测电路，所述反馈环路和矩阵LED灯连接用于实现矩阵LED灯的恒流输出，所述过温检测电路通过反馈环路与矩阵LED灯连接用于对矩阵LED灯进行过温检测；本发明还公开了一种LED灯过温检测方法。本发明摒弃了传统的开关电源、运算放大器加BJT电路，减少了EMI/开关电压尖峰/专用开关电源芯片/高频变压器等芯片的使用，因此降低了设计过程中的硬件成本；采用双三极管的反馈环路实现了LED恒流，摒弃了单片机控制端口资源，实现LED灯电流稳定自调节，降低了开发成本；采用过温检测电路控制LED恒流电路的工作电压，实现过过温保护功能。
Description
技术领域
本发明属于LED恒流输出电路技术领域，具体涉及一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路及过温检测方法。
背景技术
家用电器，比如吸油烟机、蒸箱、烤箱等显示板上常设置有LED氛围灯，还有日常所用的照明灯一般都采用恒流电源进行驱动；现有的恒流电路一般是基于开关电源的LED恒流电路，其用于大功率场合，具有EMI效果差，开关尖峰信号突出，电路成本高昂等缺点；还有一种是基于运算放大器和晶体管的LED恒流电路，其用于小功率场合，但其运行效率低，不足50％。
并且，市场上关于矩阵LED电流平衡性控制电路主要方法一般为：基于专用LED恒流芯片进行电流控制，该方法从形式上看较为简单，仅需要一个恒流芯片即可；但该专用芯片价格昂贵，并且为了满足该芯片的功能，需要较多的外围电路及单元机，这样就导致了硬件成本高、检测端口过多，且LED电流受温度影响大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，解决了现有恒流电路成本高的问题。
本发明的另一目的是提供一种LED灯过温检测方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，其包括至少一个矩阵LED灯、反馈环路以及具有NTC元件的过温检测电路，所述反馈环路和矩阵LED灯连接用于实现矩阵LED灯的恒流输出，所述过温检测电路通过反馈环路与矩阵LED灯连接用于对矩阵LED灯进行过温检测。
优选地，所述过温检测电路包括第五三极管Q5，所述第五三极管Q5的发射极与第十一电容C11、第十五电阻R15并联后一路接地，另一路和第五三极管Q5的基极连接，所述第五三极管Q5的集电极和NTC元件RT1并联后一路和第五三极管Q5的基极连接，另一路和反馈环路连接。
优选地，进一步包括矩阵电阻，所述矩阵电阻与矩阵LED灯串联用于通过调节矩阵LED的压降差控制电流平衡。
优选地，所述反馈环路包括第三三极管Q3，所述第三三极管Q3的集电极和矩阵电阻连接，所述第三三极管Q3的发射极一路和第四电阻R4连接，另一路和第七三极管Q7的基极连接，所述第四电阻R4与第十四电阻R14和第八电容C8并联后接地，所述第七三极管Q7的发射极接地，所述第七三极管Q7的基极一路通过第十电阻R10与第三三极管Q3的基极连接，一路与过温检测电路连接，另一路与分压电阻单元连接，分压电阻单元与矩阵LED灯连接，所述第七三极管Q7的基极还通过第七电容C7接地。
优选地，所述分压电阻单元包括串联的第六电阻R6和第七电阻R7，所述第六电阻R6和第七电阻R7分别与第八电阻R8和第九电阻R9并联。
优选地，所述矩阵LED灯包括至少两个并联的LED灯，两个所述LED灯位于相同的环境温度下用于避免不同的温度影响电流的精度。
优选地，所述矩阵电阻包括至少两个电阻，所述电阻的数量与LED灯的数量相同，每个所述电阻与一个LED灯串联。
优选地，任意一个所述LED灯均并联一用于对所述LED灯进行滤波的电容。
一种LED灯过温检测方法，其应用上述的具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，该方法具体为：
S1，通过过温检测电路中NTC元件阻值的变化判断所述矩阵LED灯是否处于过温状态；
S2，当所述矩阵LED灯处于过温状态时，矩阵LED灯关闭；
S3，当过温状态消失后，矩阵LED灯开通。
优选地，所述S1中通过过温检测电路中NTC元件阻值的变化判断所述矩阵LED灯是否处于过温状态，具体为：
当第十五电阻R15的电压VR15满足如下公式时，则判定所述矩阵LED灯处于过温状态：
VR15＝VOTP*(R15/(R15+RT1))
上式中，VOTP为反馈环路(2)中OTP点的电压；RT1为NTC元件RT1的阻值。
有现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明摒弃了传统的开关电源、运算放大器加BJT电路，减少了EMI/开关电压尖峰/专用开关电源芯片/高频变压器等芯片的使用，因此降低了设计过程中的硬件成本；采用双三极管的反馈环路实现了LED恒流，摒弃了单片机控制端口资源，实现LED灯电流稳定自调节，降低了开发成本；通过给矩阵LED灯串联一定阻值和精度的矩阵电阻，实现了控制LED灯亮度、温度以及电流精度；通过简单的电阻就可以实现对电流平衡性的把控，元器件少，过程简单可靠，易于推广；采用过温检测电路控制LED恒流电路的工作电压，实现过过温保护功能。
附图说明
图1是本发明实施例1提供一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路的电路图；
图2是本发明实施例1提供一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路中矩阵LED灯和矩阵电阻的电路图；
图3是本发明实施例1提供一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路中LED灯的温度曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要明确的是，术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本发明实施例1提供一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，如图1所示，其包括至少一个矩阵LED灯1、反馈环路2以及具有NTC元件的过温检测电路3，所述反馈环路2和矩阵LED灯1连接用于实现矩阵LED灯1的恒流输出，所述过温检测电路3通过反馈环路2与矩阵LED灯1连接用于对矩阵LED灯1进行过温检测；
这样，采用上述结构，通过反馈环路2实现了矩阵LED灯1的恒流输出；通过过温检测电路3的设置实现了对矩阵LED灯1进行过温检测。
所述过温检测电路3包括第五三极管Q5，所述第五三极管Q5的发射极与第十一电容C11、第十五电阻R15并联后一路接地，另一路和第五三极管Q5的基极连接，所述第五三极管Q5的集电极和NTC元件RT1并联后一路和第五三极管Q5的基极连接，另一路和反馈环路2连接；
这样，当矩阵LED灯1温度过高时，NTC元件RT1阻值具有负温度系数，故其阻值由大变小；此时第十五电阻R15电压为：
VR15＝VOTP*(R15/(R15+RT1))
上式中，VOTP为反馈环路2中OTP点的电压；RT1为NTC元件RT1的阻值。
由此可知，第十五电阻R15由于NTC元件RT1的阻值减少而电压上升；第五三极管Q5基极电压Vbe_Q5＝VR15上升而饱和导通；第五三极管Q5的集电极-发射极电压Vce_Q5＝VOTP≈0V，故三极管Q3关闭；LED灯关闭；
经过过温保护后，当矩阵LED灯1温度由高变低时，NTC元件RT1阻值由小变大；VR15减少，第五三极管Q5关闭；第三三极管Q3重新开通；LED灯开通。
进一步包括矩阵电阻4，所述矩阵电阻4与矩阵LED灯1串联用于通过调节矩阵LED1的压降差控制电流平衡。
所述反馈环路2包括第三三极管Q3，所述第三三极管Q3的集电极和矩阵电阻4连接，所述第三三极管Q3的发射极一路和第四电阻R4连接，另一路和第七三极管Q7的基极连接，所述第四电阻R4与第十四电阻R14和第八电容C8并联后接地，所述第七三极管Q7的发射极接地，所述第七三极管Q7的基极一路通过第十电阻R10与第三三极管Q3的基极连接，一路与过温检测电路3连接，另一路与分压电阻单元21连接，分压电阻单元21与矩阵LED灯1连接，所述第七三极管Q7的基极还通过第七电容C7接地。
所述分压电阻单元21包括串联的第六电阻R6和第七电阻R7，所述第六电阻R6和第七电阻R7分别与第八电阻R8和第九电阻R9并联。
所述矩阵LED灯1包括至少两个并联的LED灯11，两个所述LED灯11位于相同的环境温度下用于避免不同的温度影响电流的精度。
如图2所示，任意一个所述LED灯11均并联一用于对所述LED灯11进行滤波的电容。
在该实施例中，所述环境温度为24℃-26℃，优选25℃；
这样，根据LED“温度-电压偏移”参数变化(如附图3所示)，环境温度变化会导致LED灯11上电压变化；故为保证LED灯11的电流不受温度影响过大，提高精确度，互相并联的LED灯11应放置在相同热源位置地方；且其散热铜箔面积尽量大以使得最接近25℃的位置为最优解(如附图3的中的虚线部分)，通过这种方式避免了温度对电流精度的影响。
所述矩阵电阻4包括至少两个电阻41，所述电阻41的数量与LED灯11的数量相同，每个所述电阻41与一个LED灯11串联；
并且，组成所述矩阵LED灯1的LED灯11为同一型号；
所述电阻41为贴片电阻。
在该实施例中，如图2所示，矩阵LED灯1设置两组，分别为由第四二极管D4和第六二极管D6并联形成的第一矩阵LED灯，和由第三二极管D3和第五二极管D5并联形成的第二矩阵LED灯；为了与矩阵LED灯1匹配，该实施例中的矩阵电阻2亦设置两组，分别为有第十二电阻R12和第十六电阻R16并联形成的第一矩阵电阻，和由第十一电阻R11和第十三电阻R13并联形成的第二矩阵电阻，所述第四二极管D4和第十二电阻R12串联，所述第六二极管D6和第十六电阻R16串联，所述第三二极管D3和第十一电阻R11串联，所述第五二极管D5和第十三电阻R13串联。
任意一个所述LED灯11均并联一用于对所述LED灯11进行滤波的电容；
为了实现对LED灯11的滤波，在该实施例中，所述第四二极管D4与第六电容C6并联，所述第六二极管D6与第十电容C10并联，所述第三二极管D3与第五电容C5并联，所述第五二极管D5与第九电容C9并联。
反馈环路2实现负反馈线性LED恒流输出的原理为：
所述分压电阻单元21包括串联的第六电阻R6和第七电阻R7，所述第六电阻R6和第七电阻R7分别与第八电阻R8和第九电阻R9并联。
当设定LED灯11的电流经过第四电阻R4与第十四电阻R14并联电阻时所产生的电压使第七三极管Q7导通处于放大状态；此时经过第七三极管Q7的集电极电流经过R6、R7、R8和R9组成的分压电阻单元21分压后得到第七三极管Q7集电极-发射极电压Vce_Q7经过第十电阻R10使得第三三极管Q3导通；LED灯D3、D4、D5以及D6的电流持续经过第三三极管Q3，从而建立正常的负反馈线性LED恒流输出电路。
在该实施例中，当给矩阵LED灯1串联矩阵电阻4后，第四二极管D4和第十二电阻R12串联，第六二极管D6与第十六电阻R16串联，之后D4&R12与D6&R16并联，故二者并联电压相等，矩阵LED灯1的最大正向导通压降差ΔV等同与第十二电阻R12和第十六电阻R16上的电压；故得到以下公式：
VD4+ID4×R12＝VD6+ID6×R16
其中，ID4和ID6分别为第四二极管D4和第六二极管D6的电流；
故：矩阵LED灯1的不平衡电流为ΔI＝ΔV/R，其中，ΔI为LED灯11的不平衡电流，R为第十二电阻R12和第十六电阻R16的阻值大小。
影响电流平衡性的因素主要有两个：
第一个为温度，本实施例根据LED“温度-电压偏移”参数变化，环境温度变化会导致LED灯上电压变化；故为保证LED灯的电流不受温度影响过大，提高精确度，互相并联的LED灯应放置在相同热源位置地方；且其散热铜箔面积尽量大以使得最接近25℃的位置为最优解，通过这种方式避免了温度对电流精度的影响；
第二个为LED灯自身的压降差，本实施例通过给矩阵LED灯串联矩阵电阻，使得由矩阵LED灯自身正向压降误差得到解决。
实施例2
本发明实施例2提供一种LED灯过温检测方法，其应用实施例1所述的具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，该方法具体为：
S1，通过过温检测电路3中NTC元件阻值的变化判断所述矩阵LED灯1是否处于过温状态；具体为：
当第十五电阻R15的电压VR15满足如下公式时，则判定所述矩阵LED灯1处于过温状态：
VR15＝VOTP*(R15/(R15+RT1))
上式中，VOTP为反馈环路2中OTP点的电压；RT1为NTC元件RT1的阻值；
S2，当所述矩阵LED灯1处于过温状态时，矩阵LED灯1关闭；
S3，当过温状态消失后，矩阵LED灯1开通。
本实施例通过巧妙地在过温检测电路中设置NTC元件，根据NTC元件负温度系数的特性实现了对LED灯的过温保护以及低温自动恢复。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，其特征在于，其包括至少一个矩阵LED灯(1)、反馈环路(2)以及具有NTC元件的过温检测电路(3)，所述反馈环路(2)和矩阵LED灯(1)连接用于实现矩阵LED灯(1)的恒流输出，所述过温检测电路(3)通过反馈环路(2)与矩阵LED灯(1)连接用于对矩阵LED灯(1)进行过温检测。
2.根据权利要求1所述的一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，其特征在于，所述过温检测电路(3)包括第五三极管Q5，所述第五三极管Q5的发射极与第十一电容C11、第十五电阻R15并联后一路接地，另一路和第五三极管Q5的基极连接，所述第五三极管Q5的集电极和NTC元件RT1并联后一路和第五三极管Q5的基极连接，另一路和反馈环路(2)连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，其特征在于，进一步包括矩阵电阻(4)，所述矩阵电阻(4)与矩阵LED灯(1)串联用于通过调节矩阵LED(1)的压降差控制电流平衡。
4.根据权利要求3所述的一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，其特征在于，所述反馈环路(2)包括第三三极管Q3，所述第三三极管Q3的集电极和矩阵电阻(4)连接，所述第三三极管Q3的发射极一路和第四电阻R4连接，另一路和第七三极管Q7的基极连接，所述第四电阻R4与第十四电阻R14和第八电容C8并联后接地，所述第七三极管Q7的发射极接地，所述第七三极管Q7的基极一路通过第十电阻R10与第三三极管Q3的基极连接，一路与过温检测电路(3)连接，另一路与分压电阻单元(21)连接，分压电阻单元(21)与矩阵LED灯(1)连接，所述第七三极管Q7的基极还通过第七电容C7接地。
5.根据权利要求4所述的一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，其特征在于，所述分压电阻单元(21)包括串联的第六电阻R6和第七电阻R7，所述第六电阻R6和第七电阻R7分别与第八电阻R8和第九电阻R9并联。
6.根据权利要5所述的一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，其特征在于，所述矩阵LED灯(1)包括至少两个并联的LED灯(11)，两个所述LED灯(11)位于相同的环境温度下用于避免不同的温度影响电流的精度。
7.根据权利要求6所述的一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，其特征在于，所述矩阵电阻(4)包括至少两个电阻(41)，所述电阻(41)的数量与LED灯(11)的数量相同，每个所述电阻(41)与一个LED灯(11)串联。
8.根据权利要求7所述的一种具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，其特征在于，任意一个所述LED灯(11)均并联一用于对所述LED灯(11)进行滤波的电容。
9.一种LED灯过温检测方法，其特征在于，其应用权利要求1-8任一项所述的具有过温检测功能的LED灯恒流输出电路，该方法具体为：
S1，通过过温检测电路(3)中NTC元件阻值的变化判断所述矩阵LED灯(1)是否处于过温状态；
S2，当所述矩阵LED灯(1)处于过温状态时，矩阵LED灯(1)关闭；
S3，当过温状态消失后，矩阵LED灯(1)开通。
10.根据权利要求9所述的一种LED灯过温检测方法，其特征在于，所述S1中通过过温检测电路(3)中NTC元件阻值的变化判断所述矩阵LED灯(1)是否处于过温状态，具体为：
当第十五电阻R15的电压VR15满足如下公式时，则判定所述矩阵LED灯(1)处于过温状态：
VR15＝VOTP*(R15/(R15+RT1))
上式中，VOTP为反馈环路(2)中OTP点的电压；RT1为NTC元件RT1的阻值。
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| WO2022083203A1 (zh) * | 2020-10-20 | 2022-04-28 | 深圳市晟碟半导体有限公司 | 消除cob封装光电效应的led驱动电路及驱动芯片 |
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