CN113991603A - 短路保护电路及照明装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种短路保护电路和照明装置。该短路保护电路包括整流模块，斩波模块和短路保护模块；所述整流模块的输入端与一电源模块连接；所述斩波模块分别与所述整流模块的输出端和一发光器件连接；所述短路保护模块与所述斩波模块连接；所述整流模块被配置为将所述电源模块提供的交流电压转换成恒定的直流电压输出；所述斩波模块被配置为根据一调光控制信号对所述直流电压进行斩波处理，并将经处理后的所述直流电压输出给所述发光器件；短路保护模块被配置为在发光器件短路时，改变输入至所述斩波模块的所述调光控制信号的电平高低，以使所述斩波模块停止工作。本申请可在发光器件发生短路时，实现对斩波模块的保护，使电路承受较小的电流冲击。

Description

短路保护电路及照明装置
技术领域
本发明涉及固态照明技术领域，特别是涉及一种短路保护电路及照明装置。
背景技术
当前行业中，对于恒压调光类电源，其调光方式均采用PWM斩波方式，通过一个开关管(MOS管或三极管)对输出电压电流进行占空比斩波，来实现调光；然而，这种斩波方式存在一定的问题，就是当调光在60％及以下，导致输出短路时，极容易导致该开关管过热而烧坏，究其原因，是因为调光偏低时，占空比不为100％，不容易触发主变压前级的过流保护功能，导致输出电流失控，从而烧毁开关管。
因此，如何解决上述斩波方式会烧毁开关管的问题是亟需解决的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种短路保护电路，包括整流模块，斩波模块和短路保护模块；
所述整流模块的输入端与一电源模块连接；所述斩波模块分别与所述整流模块的输出端和一发光器件连接；所述短路保护模块与所述斩波模块连接；
所述整流模块被配置为将所述电源模块提供的交流电压转换成恒定的直流电压输出；
所述斩波模块被配置为根据一调光控制信号对所述直流电压进行斩波处理，并将经处理后的所述直流电压输出给所述发光器件；
所述短路保护模块被配置为在所述发光器件短路时，改变输入至所述斩波模块的所述调光控制信号的电平高低，以使所述斩波模块停止工作。
上述短路保护电路，通过设置短路保护模块来在发光器件发生短路时，改变输入至所述斩波模块的所述调光控制信号的电平高低，以使所述斩波模块停止工作。从而达到保护斩波模块的目的，使电路尽可能地承受较小的电流冲击。
在其中一个实施例中，所述调光控制信号为PWM控制信号。
在其中一个实施例中，所述整流模块包括变压器T1，二极管D1和电容C1；所述变压器T1的第一输出端与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述变压器T1的第二输出端连接。
在其中一个实施例中，所述斩波模块包括一斩波开关，所述斩波开关为MOS管Q2。
在其中一个实施例中，所述斩波模块还包括电阻R1，电阻R2，三极管Q1，三极管Q5和电阻R7；
其中，所述电阻R1的一端与所述整流模块的输出端连接，所述电阻R1的另一端与所述MOS管Q2的漏极连接；所述电阻R2的一端用以接收所述调光控制信号，所述电阻R2的另一端与所述三极管Q1的基极连接；所述三极管Q1的集电极与电源VCC连接，所述三极管Q1的发射极与所述三极管Q5的发射极连接，所述三极管Q5的基极与所述三极管Q1的基极连接，所述三极管Q5的集电极与所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与所述MOS管Q2的源极连接，所述MOS管Q2的栅极连接在所述三极管Q1和三极管Q5的公共端之间；
所述发光器件接在所述电阻R1两端。
在其中一个实施例中，所述短路保护模块包括电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R8，比较器U1，三极管Q3，电容C2和MOS管Q4；
其中，所述MOS管Q4的漏极与所述电阻R2连接，所述MOS管Q4的源极与所述三极管Q5的集电极连接，所述MOS管Q4的栅极与所述三极管Q3的集电极连接；所述三极管Q3的发射极接电源VCC，所述三极管Q3的基极与所述电阻R4的一端连接，所述三极管Q3的集电极与所述电容C2的一端连接；所述电容C2的另一端与所述三极管Q5的集电极连接；所述电阻R6连接在所述三极管Q3的集电极和所述电容C2的另一端之间；所述电阻R4的另一端与所述比较器U1的输出端连接，所述比较器U1的第一输入端与所述MOS管Q4的源极连接，所述比较器U1的第二输入端连接在所述电阻R5和电阻R8的公共端之间；所述电阻R8的一端与所述MOS管Q2的集电极连接，所述电阻R8的另一端与所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的另一端连接。
在其中一个实施例中，所述发光器件包括发光二极管或有机发光二极管或高分子发光二极管中的任意一种。
基于同样的发明构思，本申请还提供一种照明装置，所述照明装置包括：
电源模块；
如前述所述的短路保护电路；以及
发光器件；
其中，所述短路保护电路连接在所述电源模块和所述发光器件之间。
在其中一个实施例中，所述发光器件包括发光二极管或有机发光二极管或高分子发光二极管中的任意一种。
在其中一个实施例中，所述照明装置为固态照明装置。
上述照明装置，由于包括前述所述的短路保护电路，该短路保护电路通过设置短路保护模块来在发光器件发生短路时，改变输入至所述斩波模块的所述调光控制信号的电平高低，以使所述斩波模块停止工作。从而达到保护斩波模块的目的，使电路尽可能地承受较小的电流冲击。
附图说明
图1为一实施例中的短路保护电路的模块示意图；
图2为一实施例中的短路保护电路的电路原理示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
当前行业中，对于恒压调光类电源，其调光方式均采用PWM斩波方式，通过一个开关管(MOS管或三极管)对输出电压电流进行占空比斩波，来实现调光；然而，这种斩波方式存在一定的问题，就是当调光在60％及以下，导致输出短路时，极容易导致该开关管过热而烧坏，究其原因，是因为调光偏低时，占空比不为100％，不容易触发主变压前级的过流保护功能，导致输出电流失控，从而烧毁开关管。
基于此，本申请希望提供一种新的方案，以解决前述所记载的技术问题，其具体构成将在后续实施例中得以详细阐述。
如图1所示，为本申请所提供的短路保护电路的模块示意图。该短路保护电路可以包括整流模块10，斩波模块20和短路保护模块30。
其中，所述整流模块10的输入端与一电源模块PW连接；所述斩波模块20分别与所述整流模块10的输出端和一发光器件LC连接；所述短路保护模块30与所述斩波模块20连接；
所述整流模块10被配置为将所述电源模块PW提供的交流电压转换成恒定的直流电压输出；本申请中，该恒定的直流电压可包括12V，24V，36V，48V等。
所述斩波模块20被配置为根据一调光控制信号对所述直流电压进行斩波处理，并将经处理后的所述直流电压输出给所述发光器件LC；具体地，该调光控制信号可以为PWM控制信号。发光器件LC包括发光二极管或有机发光二极管或高分子发光二极管中的任意一种。
所述短路保护模块30被配置为在所述发光器件LC短路时，改变输入至所述斩波模块20的所述调光控制信号的电平高低，以使所述斩波模块20停止工作。
上述短路保护电路，通过设置短路保护模块来在发光器件发生短路时，改变输入至所述斩波模块的所述调光控制信号的电平高低，以使所述斩波模块停止工作。从而达到保护斩波模块的目的，使电路尽可能地承受较小的电流冲击。
进一步地，可辅助参阅图2，为本申请所提供的一实施例中的短路保护电路的电路原理图。
整流模块20可以包括变压器T1，二极管D1和电容C1；所述变压器T1的第一输出端与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述变压器T1的第二输出端连接。
斩波模块20可以包括MOS管Q2，电阻R1，电阻R2，三极管Q1，三极管Q5和电阻R7；
其中，所述电阻R1的一端与所述整流模块10的输出端连接，所述电阻R1的另一端与所述MOS管Q2的漏极连接；所述电阻R2的一端用以接收所述调光控制信号，所述电阻R2的另一端与所述三极管Q1的基极连接；所述三极管Q1的集电极与电源VCC连接，所述三极管Q1的发射极与所述三极管Q5的发射极连接，所述三极管Q5的基极与所述三极管Q1的基极连接，所述三极管Q5的集电极与所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与所述MOS管Q2的源极连接，所述MOS管Q2的栅极连接在所述三极管Q1和三极管Q5的公共端之间；
所述发光器件LC接在所述电阻R1两端。
所述短路保护模块30包括电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R8，比较器U1，三极管Q3，电容C2和MOS管Q4；
其中，所述MOS管Q4的漏极与所述电阻R2连接，所述MOS管Q4的源极与所述三极管Q5的集电极连接，所述MOS管Q4的栅极与所述三极管Q3的集电极连接；所述三极管Q3的发射极接电源VCC，所述三极管Q3的基极与所述电阻R4的一端连接，所述三极管Q3的集电极与所述电容C2的一端连接；所述电容C2的另一端与所述三极管Q5的集电极连接；所述电阻R6连接在所述三极管Q3的集电极和所述电容C2的另一端之间；所述电阻R4的另一端与所述比较器U1的输出端连接，所述比较器U1的第一输入端与所述MOS管Q4的源极连接，所述比较器U1的第二输入端连接在所述电阻R5和电阻R8的公共端之间；所述电阻R8的一端与所述MOS管Q2的集电极连接，所述电阻R8的另一端与所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的另一端连接。
为了便于理解本申请的工作原理，现结合图2进行说明。应当理解的，为了便于描述，将整流模块用作A表示，斩波模块用作B表示，短路保护模块用作C表示，发光器件用LED表示。
如图2所示，具体原理及过程如下：
由变压器T1，二极管D1和电容C1组成的整流模块A部分将交流电转换为直流低压恒压源，直流低压恒压源输入由电阻R2，三极管Q1，三极管Q5，电阻R1，MOS管Q2和电阻R7组成的斩波模块B，PWM控制信号经过电阻R2控制由三极管Q1和三极管Q5组成的图腾柱电路，图腾柱电路将PWM控制信号加强后推动MOS管Q2工作，串接于MOS管Q2上的电阻R7可以看作是电流采样电阻，用于采集流经MOS管Q2的电流，电阻R1则可以看作是假负载电阻，用于泄放MOS管Q2的微弱的泄漏电流，LED+，LED-为接入发光器件LED的输出端口；
由电阻R5，电阻R8，电阻R3，电阻R4，比较器U1，三极管Q3，电阻R6，电容C2和MOS管Q4组成的短路保护模块C。电阻R5给2.5V基准IC提供上偏置，电路正常工作时，电阻R5和电阻R8连接点电压低于2.5V，比较器U1不工作，电阻R3和电阻R4给三极管Q3提供上偏置，使三极管Q3截止，电容C2和MOS管Q4栅极的电压为零，MOS管Q4截止，斩波模块B的电阻R2上的驱动信号(PWM控制信号)不受影响；
当输出端的LED+，LED-极发生短路时，整流模块A部分的电容C1上的电流通过LED+，LED-直接流向MOS管Q2，但因为LED+，LED-是短路的，导致流经MOS管Q2和电阻R7的电流远超出正常范围，此时电阻R7两端因大电流产生了较高的采样电压信号，经过电阻R8与电阻R5提供的上偏信号相叠加，使比较器U1的基准信号高于2.5V，从而触发比较器U1导通并通过电阻R4拉动三极管Q3快速导通，通过三极管Q3的发射极-集电极快速向电容C2充电，当电容C2充电高于MOS管Q4的导通阀值时，MOS管Q4导通并将斩波模块B部分的电阻R2上的PWM控制信号强制下拉为零，从而使三极管Q1和三极管Q5的推动信号也为零，MOS管Q2也因截止而断开输出；
当MOS管Q2截止断开输出后，输出电流便降为零，电阻R7上的采样信号消失，但因MOS管Q4的栅极为高阻抗类型，因此电容C2充了电后，只会通过电容R6缓慢放电，在电容C2电压低于MOS管Q4的阀值前，MOS管Q4保持导通，也意味着MOS管Q2将持续保持截止断开状态，当电容C2通过电阻R6放电至电压低于MOS管Q4的阀值时，MOS管Q4截止，斩波模块B部分的电阻R2上的PWM控制信号恢复正常，三极管Q1和三极管Q5推动MOS管Q2重启动工作，此时，若输出端的短路撤销，则电路正常工作，若短路未撤销，则电阻R7会重新采样到较高的电流信号，再次触发保护机制，如此重复循环，以形成对MOS管Q2的有效保护。
基于同样的发明构思，可继续参阅图2，本申请还提供一种照明装置，所述照明装置包括：
电源模块PW；
如前述所述的短路保护电路；以及
发光器件LC；
其中，所述短路保护电路连接在所述电源模块和所述发光器件之间。
在其中一个实施例中，所述发光器件LC包括发光二极管或有机发光二极管或高分子发光二极管中的任意一种。
在其中一个实施例中，所述照明装置为固态照明装置。固态照明装置是指使用固态电子元件，即半导体元件，例如发光二极管、有机发光半导体及高分子发光二极管等作为光源的照明装置。
上述照明装置，由于包括前述所述的短路保护电路，该短路保护电路通过设置短路保护模块来在发光器件发生短路时，改变输入至所述斩波模块的所述调光控制信号的电平高低，以使所述斩波模块停止工作。从而达到保护斩波模块的目的，使电路尽可能地承受较小的电流冲击。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种短路保护电路，其特征在于，包括整流模块，斩波模块和短路保护模块；
所述整流模块的输入端与一电源模块连接；所述斩波模块分别与所述整流模块的输出端和一发光器件连接；所述短路保护模块与所述斩波模块连接；
所述整流模块被配置为将所述电源模块提供的交流电压转换成恒定的直流电压输出；
所述斩波模块被配置为根据一调光控制信号对所述直流电压进行斩波处理，并将经处理后的所述直流电压输出给所述发光器件；
所述短路保护模块被配置为在所述发光器件短路时，改变输入至所述斩波模块的所述调光控制信号的电平高低，以使所述斩波模块停止工作。
2.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述调光控制信号为PWM控制信号。
3.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述整流模块包括变压器T1，二极管D1和电容C1；所述变压器T1的第一输出端与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述变压器T1的第二输出端连接。
4.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述斩波模块包括一斩波开关，所述斩波开关为MOS管Q2。
5.根据权利要求4所述的短路保护电路，其特征在于，所述斩波模块还包括电阻R1，电阻R2，三极管Q1，三极管Q5和电阻R7；
其中，所述电阻R1的一端与所述整流模块的输出端连接，所述电阻R1的另一端与所述MOS管Q2的漏极连接；所述电阻R2的一端用以接收所述调光控制信号，所述电阻R2的另一端与所述三极管Q1的基极连接；所述三极管Q1的集电极与电源VCC连接，所述三极管Q1的发射极与所述三极管Q5的发射极连接，所述三极管Q5的基极与所述三极管Q1的基极连接，所述三极管Q5的集电极与所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与所述MOS管Q2的源极连接，所述MOS管Q2的栅极连接在所述三极管Q1和三极管Q5的公共端之间；
所述发光器件接在所述电阻R1两端。
6.根据权利要求5所述的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护模块包括电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R8，比较器U1，三极管Q3，电容C2和MOS管Q4；
其中，所述MOS管Q4的漏极与所述电阻R2连接，所述MOS管Q4的源极与所述三极管Q5的集电极连接，所述MOS管Q4的栅极与所述三极管Q3的集电极连接；所述三极管Q3的发射极接电源VCC，所述三极管Q3的基极与所述电阻R4的一端连接，所述三极管Q3的集电极与所述电容C2的一端连接；所述电容C2的另一端与所述三极管Q5的集电极连接；所述电阻R6连接在所述三极管Q3的集电极和所述电容C2的另一端之间；所述电阻R4的另一端与所述比较器U1的输出端连接，所述比较器U1的第一输入端与所述MOS管Q4的源极连接，所述比较器U1的第二输入端连接在所述电阻R5和电阻R8的公共端之间；所述电阻R8的一端与所述MOS管Q2的集电极连接，所述电阻R8的另一端与所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的另一端连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的短路保护电路，其特征在于，所述发光器件包括发光二极管或有机发光二极管或高分子发光二极管中的任意一种。
8.一种照明装置，其特征在于，所述照明装置包括：
电源模块；
如权利要求1-7任一项所述的短路保护电路；以及
发光器件；
其中，所述短路保护电路连接在所述电源模块和所述发光器件之间。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述发光器件包括发光二极管或有机发光二极管或高分子发光二极管中的任意一种。
10.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置为固态照明装置。
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CN114466499A (zh) * 2022-02-25 2022-05-10 深圳市维盛泰光电有限公司 一种智能家居中调光电路涉及到的多种保护线路

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