CN115296259B - 一种过压保护电路和led驱动电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过压保护电路和LED驱动电源，涉及过压保护技术领域，其中，过压保护电路包括峰值电压固定模块和过压保护逻辑模块，本本发明可以实现输出电压先触发预过压保护点，在输出电压触发预过压保护点后，将电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk控制为固定值以及将预过压保护点调整为过压保护点，这样，当输出电压再触发过压保护点时，过压保护点就不会受到峰值电压Vcspk误差的影响，进而能够使得驱动电源的输出电容的体积和耐压等级能够减小，制成的驱动电源的体积更小、成本更低。

Description

一种过压保护电路和LED驱动电源

技术领域

本发明涉及过压保护技术领域，具体涉及一种过压保护电路和LED驱动电源。

背景技术

目前的驱动电源基本都有过压保护机制，通过过压保护机制让输出电压不超过输出电容的耐压，否则输出电容就容易被烧坏。

现有的过压保护机制，一般将检测到的输出电压（或能表征输出电压的检测值）与一个参考值进行比较，然后基于输出电压与参考值的比较结果或该检测值与该参考值的比较结果，确定输出电压是否过压。例如，参考图1，为一高功率因数LED驱动电源过压保护部分的简化结构图，该过压保护方案为通过检测退磁时间信号实现，即该检测值为功率管M1关断后的电感的退磁时间，当退磁时间小于芯片内设定的退磁时间阈值时，则认定为输出电压过压。即Vout>Vovp＝ILpk*L/Tdmeg_ovp，其中，Vout为输出电压，Vovp为过压保护点，L为电感的感量，ILpk为电感峰值电流，ILpk＝Vcspk/Rcs，Vcspk为电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk，Rcs为电感电流检测电阻，Tdmeg_ovp为退磁时间阈值。

然而，受系统控制环路的固定延时与母线电压Vin的宽范围变化幅度等影响，峰值电压Vcspk在不同母线电压Vin下会有误差，可能随着母线电压的变化而变化，特别是在高母线电压和低母线电压处的差异很大，导致在一个母线电压包络的不同点处，输出电压会触发不同的OVP保护电压。如图2所示，峰值电压Vcspk随着母线电压的变化形成包络，导致在包络的不同处，输出电压有可能随机的触发过压保护点，如触发过压保护点OVP1和过压保护点OVP2，使得OVP保护电压点在随机波动。

基于此，现有技术在设置OVP过压保护点时，需要留出很大的冗余量。比如，在LED驱动电源中，当输出LED负载电压为100V时，为了避免误触发OVP过压保护而影响系统正常工作，保守的过压保护点会设置到150V，这显著增大了对输出电容的限制，导致需要更高耐压等级的输出电容，提高了输出电容的体积和成本。

发明内容

本发明实施例提供一种过压保护电路和LED驱动电源，以解决因电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk不同，导致OVP过压保护点不一致的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种过压保护电路，过压保护电路包括：

峰值电压固定模块，用于在驱动电源的输出电压触发预过压保护点后，控制驱动电源的电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk为固定值；

过压保护逻辑模块，用于在输出电压触发预过压保护点后，将预过压保护点调整为过压保护点，并在峰值电压Vcspk为固定值的情况下，基于输出电压触发过压保护点输出过压保护信号，以使过压保护电路进行过压保护；

其中，预过压保护点对应的输出电压小于过压保护点对应的输出电压。

在本发明一实施例中，过压保护逻辑模块包括：

采样保持模块，用于对Vcs的峰值电压Vcspk进行采样保持并输出；

过压信号产生模块，用于产生预过压保护点，并在输出电压触发预过压保护点时，产生预过压保护信号，再将预过压保护点调整为过压保护点，在采样保持模块输出的峰值电压Vcspk为固定值的情况下，基于输出电压触发过压保护点产生过压保护信号。

在本发明一实施例中，过压信号产生模块包括：

保护点产生子模块，用于产生预过压保护点，以及在输出电压触发预过压保护点后，将预过压保护点调整为过压保护点；

过压判断子模块，用于：

基于预过压保护点、采样保持模块输出的峰值电压Vcspk以及过压保护电路中的退磁时间信号，判断输出电压是否触发预过压保护点，在输出电压触发预过压保护点时，产生预过压保护信号；

或，基于过压保护点、采样保持模块输出为固定值的峰值电压Vcspk以及过压保护电路中的退磁时间信号，判断输出电压是否触发过压保护点，在输出电压触发过压保护点时，产生过压保护信号。

在本发明一实施例中，保护点产生子模块包括：电流源和电容，电流源连接电容的一端，电容的另一端接地；

其中，通过调节电流源的充放电电流Irovp和/或调节电容的电容量Covp，产生预过压保护点或将预过压保护点调整为过压保护点。

在本发明一实施例中，过压保护逻辑模块还包括：预过压锁存模块；

预过压锁存模块基于接收到的预过压保护信号，输出预过压锁存信号；

峰值电压固定模块基于接收到的预过压锁存信号，控制Vcs的峰值电压Vcspk为固定值；

过压信号产生模块基于接收到的预过压锁存信号，将预过压保护点调整为过压保护点。

在本发明一实施例中，过压保护逻辑模块还包括：计时模块；

计时模块用于在接收到预过压锁存信号时，计时预设时间，在预设时间计时结束时，若未接收到过压保护信号，则输出复位信号；

预过压锁存模块基于复位信号，停止输出预过压锁存信号；

峰值电压固定模块基于复位信号或在未接收到预过压锁存信号时，退出控制Vcs的峰值电压Vcspk为固定值的工作；

过压信号产生模块基于复位信号或在未接收到预过压锁存信号时，将过压保护点调整为预过压保护点。

在本发明一实施例中，过压保护电路还包括：

控制逻辑模块，用于根据过压保护信号，控制驱动电源的功率管关断；

峰值电压固定模块包括：

恒流控制关断模块，用于向控制逻辑模块输出能控制功率管关断的第一控制信号，在接收到预过压锁存信号时，停止向控制逻辑模块输出第一控制信号；

逐周期电流限模块，用于在接收到预过压锁存信号时，将用于限流保护的过流基准电压切换为峰值固定基准电压，并在恒流控制关断模块停止向控制逻辑模块输出第一控制信号的情况下，基于峰值固定基准电压和Vcs进行逐周期限流保护，向控制逻辑模块输出能控制功率管关断的第二控制信号，以使Vcs的峰值电压Vcspk保持为固定值；其中，峰值固定基准电压小于过流基准电压。

在本发明一实施例中，逐周期电流限模块包括：比较器，比较器的第一输入端接峰值固定基准电压，比较器的第二输入端接Vcs；其中，在Vcs大于等于峰值固定基准电压时，比较器的输出端输出第二控制信号。

在本发明一实施例中，逐周期电流限模块还包括：第一开关、第二开关以及开关控制单元，其中，比较器的第一输入端与第一开关和第二开关同时连接，当第一开关闭合且第二开关断开时，比较器的第一输入端接过流基准电压；当第一开关断开且第二开关闭合时，比较器的第一输入端接峰值固定基准电压；开关控制单元，用于在接收到预过压锁存信号时，将第一开关断开、第二开关闭合。

第二方面，本发明实施例提供了一种LED驱动电源，包括LED负载、电感、二极管、功率管、电感电流检测电阻RCS以及输出电容，LED驱动电源还包括如本发明实施例第一方面所述的过压保护电路。

本发明实施例包括以下优点：

基于本发明实施例的过压保护电路，可以实现输出电压先触发预过压保护点，在输出电压触发预过压保护点后，将电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk控制为固定值以及将预过压保护点调整为过压保护点，这样，当输出电压再触发过压保护点时，过压保护点就不会受到峰值电压Vcspk误差的影响，即实现了在任何时候触发OVP保护过压时，Vcs的峰值电压Vcspk电压都相同。

由于在OVP保护的预过压保护点触发以后，任何时候触发OVP保护过压保护点时的Vcs的峰值电压Vcspk的电压值都相同，所以本发明能够有效克服母线电压宽幅度变化下，因芯片控制环路固有延时以及采样保持非理想特性等，造成的电流检测电压信号Vcs的不同峰值电压Vcspk导致的OVP过压保护点不一致的问题，进而能够使得驱动电源的输出电容的体积和耐压等级能够减小，制成的驱动电源的体积更小、成本更低。

附图说明

图1是现有技术一高功率因数LED驱动电源中过压保护部分的简化结构图；

图2是现有技术一高功率因数LED驱动电源中过压保护部分的波形示意图；

图3是本发明一实施例过压保护电路的系统框图；

图4是本发明一实施例过压保护电路的电路示意图；

图5是本发明另一实施例过压保护电路的电路示意图；

图6是本发明又一实施例过压保护电路的电路示意图；

图7a是本发明实施例过压保护电路的部分节点一示例工作波形图；

图7b是本发明实施例过压保护电路的部分节点另一示例工作波形图；

图8是本发明一实施例逐周期电流限模块的电路示意图。

图9是本发明实施例一种LED驱动电源的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于本领域技术人员深刻地理解本发明的发明构思，首先对本发明的技术问题进一步说明。

如图1所示，过压信号产生模块的输入端接退磁时间信号和电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk，在内部充放电电流Irovp和定时电容Covp的控制下，实现输出电压OVP过压保护，其原理为：

Vovp*Rcs*Tdmeg/L=Vcspk (1)

Irovp*Tdmeg=Covp*Vcspk (2)

其中，Rcs为电感电流检测电阻的阻值，L为电感的感量，当Vout=Vovp时，Tdmeg为功率管M1关断后的电感的退磁时间。当Vovp＞Vovp时，则输出电压发生过压。

基于(1)和(2)，可以得出：过压保护点（电压阈值）Vovp为：

Vovp=(Irovp*L)/(Rcs*Covp) (3)。

发明人发现，在公式(1)和公式(2)中，理想情况下Vcspk这个信号会被抵消掉，可以得到公式(3)，OVP过压保护点与Vcspk无关。但是在非理想情况下，比如，采样保持模块中采样开关的非理想特性，控制环路的固定延时与母线电压Vin的宽范围变化导致的线性调整率的影响，会导致公式(1)和公式(2)中的Vcspk电压在不同母线电压下有误差，进而导致OVP过压保护点在不同的Vcs的峰值电压Vcspk电压下随机波动，如图2所示，在不同Vcspk电压下产生的OVP过压保护点Vout1和Vout2有明显的差异。

为解决上述技术问题，或者说为实现在任何时候触发OVP保护过压时，电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk电压都相同，使得驱动电源的输出电容的体积和耐压等级能够减小，制成的驱动电源的体积更小、成本更低这一目的，本发明实施例提出了一种过压保护电路和LED驱动电源。

第一方面，本发明实施例提出了一种过压保护电路。其中，该过压保护电路不仅可以适用于Buck电源结构的驱动电源，还可以适用于反激flyback和升降压Buck-boost等电源结构的驱动电源。

参考图3，图3是本发明实施例过压保护电路3的系统框图，其中，该过压保护电路3包括：峰值电压固定模块31和过压保护逻辑模块32。

峰值电压固定模块31，用于在驱动电源的输出电压触发预过压保护点后，控制驱动电源的电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk为固定值；

过压保护逻辑模块32，用于在输出电压触发预过压保护点后，将预过压保护点调整为过压保护点，并在峰值电压Vcspk为固定值的情况下，基于输出电压触发过压保护点输出过压保护信号，以使过压保护电路3进行过压保护；其中，预过压保护点对应的输出电压小于过压保护点对应的输出电压。

在本发明实施例中，保护点可以理解为一个电压阈值Vovp，即预过压保护点可以理解为预过压保护电压阈值，过压保护点可以理解为过压保护电压阈值。

其中，预过压保护点可以是预先设置的，也可以是基于驱动电源给定的电流、电阻或电压等产生的。同理，过压保护点也可以基于上述方式进行设置，使得预过压保护点调整为过压保护点。本发明实施例的过压保护点优选为如现有技术中正常OVP下的过压保护点，不会脱离实际设置，而设置的预过压保护点只是低于过压保护点的一个过压阈值。需要强调的是，OVP保护不能影响正常恒流工作，所以本发明的过压保护点不能够在正常恒流时候触发，因此，在设置或产生预过压保护点时，应考虑预过压保护点不能够离正常的过压保护点太远。

需明确的是，预过压保护点对应的输出电压应小于过压保护点对应的输出电压，如此可以确保先触发预过压保护点，然后将电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk控制为固定值后，再去触发过压保护点，这样，过压保护点就不会受到峰值电压Vcspk误差的影响了，即实现了在任何时候触发OVP保护过压时，Vcs的峰值电压Vcspk电压都相同。

由于在OVP保护的预过压保护点触发以后，任何时候触发OVP保护过压保护点时的Vcs的峰值电压Vcspk的电压值都相同，所以本发明能够有效克服母线电压宽幅度变化下，因芯片控制环路固有延时以及采样保持非理想特性等，造成的电流检测电压信号Vcs的不同峰值电压Vcspk导致的OVP过压保护点不一致的问题。

在本发明实施例中，峰值电压固定模块31与过压保护逻辑模块32连接或耦接。首先，过压保护逻辑模块32监测输出电压是否有触发预过压保护点，当输出电压触发预过压保护点后，过压保护逻辑模块32会将预过压保护点调整为过压保护点，同时，会向峰值电压固定模块31发送相关触发信号，使得峰值电压固定模块31控制驱动电源的电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk为固定值。然后，在Vcs的峰值电压Vcspk被控制为固定值后，过压保护逻辑模块32可以基于该过压保护点对输出电压是否过压进行监测，从而输出过压保护信号。需说明的是，这一实现过程中，过压保护逻辑模块32将预过压保护点调整为过压保护点后，虽然预过压保护点与过压保护点相差较近，但也不会出现预过压保护点触发后，输出电压又立马触发过压保护点的现象，因此，峰值电压固定模块31可以有足够的时间控制驱动电源的电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk为固定值，使得Vcs的峰值电压Vcspk在被控制为固定值后，再去触发过压保护点。

在本发明实施例中，输出电压触发过压保护点可通过多种方式实现。例如，可以利用电感L的退磁时间反映输出电压Vout，以及将过压保护点反映为退磁时间阈值，通过比较退磁时间和退磁时间阈值的大小，可以判断输出电压是否触发过压保护点；或者，也可以利用检测到电感L的退磁时间进一步计算出输出电压Vout，然后将该计算得到的输出电压Vout与过压保护电压阈值进行比较，进而判断输出电压是否触发过压保护点；或者，也可以检测驱动电源的副边二极管的导通时间，并利用导通时间通过电流源和充电电容产生一参考电压Vref，如果Vref<Vcspk，则可以确定输出电压触发过压保护点。关于上述例子实现输出电压触发过压保护点的原理可参考相关现有技术，因不属于本发明的发明重点，在此不多赘述。

同理，输出电压触发预过压保护点的方式与输出电压触发过压保护点的方式相同，具体实现方式，本发明在此不作限定。

在本发明实施例中，峰值电压固定模块31控制驱动电源的电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk为固定值，可以通过固定流经电流检测电阻Rcs上的峰值电流来实现，也可以通过直接固定电流检测电压信号Vcs的值来实现。

接下来，基于上述发明构思，对图3所示的系统框图的一些实现电路进行说明。

参考图4，示出了本发明一实施例过压保护电路3的电路示意图。如图4所示，过压保护逻辑模块32包括：采样保持模块321和过压信号产生模块322。

其中，采样保持模块321用于对Vcs的峰值电压Vcspk进行采样保持并输出。

在本发明实施例中，采样保持模块321与电流检测电压信号Vcs的输出端连接或耦接，当功率管M1导通时，电感电流开始随着时间上升，此时电感电流检测电阻Rcs上的Vcs也随着电流上升而上升，采样保持模块321采样Vcs的峰值电压Vcspk并保持。其中，采样保持模块321的实现电路可参考相关现有技术，本发明在此不作限定。示例的：采样保持模块321包括串联的采样电容和开关，其中，采样电容通过开关接Vcs的输出端，在开关闭合的情况下，基于不断上升的Vcs对采样电容进行充电，在功率管M1断开前，先将开关断开，此时采样电容即可保持采样的Vcs的峰值电压Vcspk。

其中，过压信号产生模块322用于产生预过压保护点，并在输出电压触发预过压保护点时，产生预过压保护信号，再将预过压保护点调整为过压保护点，在采样保持模块321输出的峰值电压Vcspk为固定值的情况下，基于输出电压触发过压保护点产生过压保护信号。

在本发明实施例中，过压信号产生模块322与采样保持模块321的输出端连接或耦接，以及与输出电压或能表征输出电压的检测信号连接或耦接，如能接入能表征输出电压的退磁时间信号。过压信号产生模块322具有两种功能，一是产生预过压保护点或将预过压保护点调整为过压保护点，二是能基于输出电压与采样保持模块321输出的峰值电压Vcspk，判断输出电压是否预过压或过压，并在输出电压触发预过压保护点时，产生预过压保护信号，或在输出电压触发过压保护点产生过压保护信号。

如图4所示，过压信号产生模块322可以包括：保护点产生子模块3221和过压判断子模块3222。

其中，保护点产生子模块3221用于产生预过压保护点，以及在输出电压触发预过压保护点后，将预过压保护点调整为过压保护点。

在本发明实施例中，如图4所示，保护点产生子模块3221具体可以通过以下电路实现。其中保护点产生子模块3221包括：电流源32211和电容32212，电流源32211连接电容32212的一端，电容32212的另一端接地；其中，通过调节电流源32211的充放电电流Irovp和/或调节电容32212的电容量Covp，产生预过压保护点或将预过压保护点调整为过压保护点。通过公式(3)：Vovp=(Irovp*L)/(Rcs*Covp) 可知，在Rcs和L为定值的情况下，充放电电流Irovp与Vovp成正比，电容量Covp与Vovp成反比，因此，可以通过将充放电电流Irovp调小或将电容量Covp调大，或同时将充放电电流Irovp调小并将电容量Covp调大来产生预过压保护点。在产生预过压保护之后，可以通过将充放电电流Irovp调大或将电容量Covp调小，或同时将充放电电流Irovp调大并将电容量Covp调小来将预过压保护点调整为过压保护点。其中，充放电电流Irovp可以为充电电流或放电电流，具体依据电流源32211和电容32212所实现功能为充电或放电确定。

具体实现时，调节电流源32211的充放电电流Irovp具体可通过调节电流源32211内部的用于产生充放电电流Irovp的一个或多个电阻来实现。如在多个电阻与内部基准电压串联的情况下，通过增加串联的多个电阻的数量，可以将充放电电流Irovp调小；同理，通过减少串联的多个电阻的数量，可以将充放电电流Irovp调大。如在一个可调电阻与内部基准电压串联的情况下，通过调大该可调电阻的阻值，可以将充放电电流Irovp调小；同理，通过调小该可调电阻的阻值，可以将充放电电流Irovp调大。电容32212可采用可调电容，以便捷地调节电容32212的电容量Covp。

其中，过压判断子模块3222用于基于预过压保护点、采样保持模块321输出的峰值电压Vcspk以及过压保护电路3中的退磁时间信号，判断输出电压是否触发预过压保护点，在输出电压触发预过压保护点时，产生预过压保护信号；或，

过压判断子模块3222用于基于过压保护点、采样保持模块321输出为固定值的峰值电压Vcspk以及过压保护电路3中的退磁时间信号，判断输出电压是否触发过压保护点，在输出电压触发过压保护点时，产生过压保护信号。

在本发明实施例中，退磁时间信号可以用于表征输出电压，退磁时间信号具体可通过过压保护电路3中的退磁时间检测模块33产生，关于退磁时间检测模块33如何检查出退磁时间信号，可参考相关现有技术，在此不多赘述。

基于公式(1)可知晓，当输出电压Vout=Vovp时，退磁时间Tdmeg可以表征输出电压的大小。由于Vcspk、Vovp、Rcs、L均是可以采样或检测得到的值，因此，过压判断子模块3222可以基于Vcspk、Vovp、Rcs、L这些值，计算得到一个退磁时间阈值，通过将退磁时间信号（图4中以Tdmeg表示）与退磁时间阈值信号进行比较，可确定输出电压是否过压。

具体而言，当Vovp为预过压保护点时，过压判断子模块3222可以基于公式(1)，利用预过压保护点、采样保持模块321当前输出的峰值电压Vcspk产生一个第一退磁时间阈值信号，然后将退磁时间检测模块33输出的退磁时间信号与该第一退磁时间阈值信号进行比较，判断输出电压是否预过压。在确定输出电压预过压后，保护点产生子模块3221调整公式(3)中的Irovp和/或Covp，将预过压保护点调整为过压保护点，同时，峰值电压固定模块31将电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk固定，使得采样保持模块321输出的峰值电压Vcspk为固定值，此时，过压判断子模块3222可以基于公式(1)，利用过压保护点和为固定值的峰值电压产生一个第二退磁时间阈值信号，然后将退磁时间检测模块33输出的退磁时间信号与该第二退磁时间阈值信号进行比较，判断输出电压是否过压。

基于公式(2)可知晓，Vcspk与Tdmeg可以相互转换。因此，过压判断子模块3222在接收到退磁时间检测模块33输出的退磁时间信号时，也可通过公式(2)所示原理，在预过压保护点或过压保护点所对应的Irovp和Covp的作用下，将Tdmeg转换为一个比较电压，然后将该比较电压与采样保持模块321当前输出的峰值电压Vcspk进行比较，确定输出电压是否过压。

具体而言，当Vovp为预过压保护点时，过压判断子模块3222可以基于公式(2)，在预过压保护点所对应的Irovp和Covp的作用下，将退磁时间检测模块33输出的退磁时间信号转换为一个电压值Vcspk0，然后将该电压值Vcspk0与采样保持模块321当前输出的峰值电压Vcspk进行比较，确定输出电压是否预过压。在确定输出电压预过压后，保护点产生子模块3221调整公式(3)中的Irovp和/或Covp，将预过压保护点调整为过压保护点，同时，峰值电压固定模块31将Vcs的峰值电压Vcspk固定，使得采样保持模块321输出的峰值电压Vcspk为固定值，此时，过压判断子模块3222可以基于公式(2)，在过压保护点所对应的Irovp和Covp的作用下，将当前退磁时间检测模块33输出的退磁时间信号转换为一个电压值Vcspk1，然后将该电压值Vcspk1与采样保持模块321输出为固定值的峰值电压Vcspk进行比较，确定输出电压是否过压。

上述实现过程中，过压判断子模块3222可与保护点产生子模块3221和峰值电压固定模块31分别连接或耦接。当发生预过压保护后，过压判断子模块3222产生预过压保护信号并可将该预过压保护信号发送给峰值电压固定模块31，使得峰值电压固定模块31控制驱动电源的电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk为固定值。而保护点产生子模块3221基于过压判断子模块3222发送的预过压保护信号，能将预过压保护点调整为过压保护点。

需说明的是，虽然输出电压触发了预过压保护点，但由于产生的预过压保护并不是输出电压真正意义上需要进行的过压保护，因此过压判断子模块3222可无需将该预过压保护信号发送给过压保护电路3中用于执行过压保护操作的功率管关断模块（如后文示例的控制逻辑模块34），即在产生预过压保护信号时，过压保护电路3可无需执行具体的过压保护的动作（比如关断如图4所示的功率管M1等）。

参考图5，示出了本发明另一实施例过压保护电路3的电路示意图。该过压保护电路3在图4所示的电路的基础上进一步改进，与图4不同的是，过压保护逻辑模块32还包括预过压锁存模块323。

其中，预过压锁存模块323基于接收到的预过压保护信号，输出预过压锁存信号。

考虑到预过压保护信号的时间较短，仅为一个脉冲信号，可能会出现峰值电压固定模块31无法检测到该预过压保护信号而无法控制驱动电源的电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk为固定值的问题。因此，在本发明实施例中，还提出有预过压锁存模块323，预过压锁存模块323与峰值电压固定模块31和过压信号产生模块322连接或耦接，预过压锁存模块323具体可以与过压信号产生模块322中的过压判断子模块3222连接或耦接，预过压锁存模块323在接收到过压信号产生模块322输出的预过压保护信号时，就将该预过压保护信号锁存，然后向峰值电压固定模块31输出预过压锁存信号，如此，峰值电压固定模块31基于接收到的预过压锁存信号，可以控制Vcs的峰值电压Vcspk为固定值。

示例的，预过压锁存模块323在接收到预过压保护信号时，就向峰值电压固定模块31输出持续的高电平信号（预过压锁存信号），峰值电压固定模块31基于预过压锁存模块323传输的电平信号由低电平变为高电平，执行控制Vcs的峰值电压Vcspk为固定值的操作。

在一实施方式中，由于预过压保护信号是由过压信号产生模块322自身产生的，因此在设置有预过压锁存模块323的情况下，过压信号产生模块322也可基于自身产生的预过压保护信号，将预过压保护点调整为过压保护点。

在另一实施方式中，预过压锁存模块323可以向过压信号产生模块322输出预过压锁存信号，使得过压信号产生模块322基于接收到的预过压锁存信号，将预过压保护点调整为过压保护点。

实际中，考虑到在预过压触发后，输出电压并不一定会触发过压保护点，为了不影响驱动电源的正常恒流工作，参考图6，示出了本发明又一实施例过压保护电路3的电路示意图。该过压保护电路3在图5所示的电路的基础上进一步改进，与图5不同的是，过压保护逻辑模块32还包括计时模块324；

其中，计时模块324用于在接收到预过压锁存信号时，计时预设时间，在预设时间计时结束时，若未接收到过压保护信号，则输出复位信号。

其中，预过压锁存模块323基于复位信号，停止输出预过压锁存信号；

峰值电压固定模块31基于复位信号或在未接收到预过压锁存信号时，退出控制Vcs的峰值电压Vcspk为固定值的工作；

过压信号产生模块322基于复位信号或在未接收到预过压锁存信号时，将过压保护点调整为预过压保护点。

在本发明实施例中，计时模块324与预过压锁存模块323输出的电平信号VcspkFixSet电耦接（计时模块324与预过压锁存模块323具体可以直接连接或耦接），当计时模块324接收到预过压锁存信号时，即接收到的信号VcspkFixSet为高电平时，计时模块324开始计时预设时间Td，在Td时长计时结束后，若过压信号产生模块322未产生过压保护信号，计时模块324则输出复位信号VcspkFixRst，以使预过压锁存模块323停止输出预过压锁存信号，即使预过压锁存模块323输出的信号VcspkFixSet由高电平变为低电平。

继续参考图6，由于峰值电压固定模块31基于接收到的预过压锁存信号，可以控制Vcs的峰值电压Vcspk为固定值，在此基础上，峰值电压固定模块31可以在未接收到预过压锁存信号时，就退出控制Vcs的峰值电压Vcspk为固定值的工作，即停止控制Vcs的峰值电压Vcspk为固定值。此外，过压信号产生模块322也可以在未接收到预过压锁存信号时，将过压保护点调整为预过压保护点，以便下一周期又可执行在输出电压触发预过压保护点后，将预过压保护点调整为过压保护点，并在峰值电压Vcspk为固定值的情况下，基于输出电压触发过压保护点输出过压保护信号的工作，实现本发明的发明目的。

在另一些实施例中，区别于图6，计时模块324可以与峰值电压固定模块31和过压信号产生模块322连接或耦接，计时模块324在将复位信号传输给预过压锁存模块323的同时，也可以将该复位信号分别传输给电压固定模块31和过压信号产生模块322，以使峰值电压固定模块31在接收到该复位信号VcspkFixRst时，停止控制Vcs的峰值电压Vcspk为固定值，过压信号产生模块322在接收到该复位信号VcspkFixRst时，将过压保护点调整为预过压保护点。当然，此实施例可以不优选，因为再将计时模块324与峰值电压固定模块31和过压信号产生模块322连接，会增加电路的布线复杂程度，不利于节约芯片面积。

基于上述实施例，参考图4-图6，本发明实施例的过压保护电路3还包括：控制逻辑模块34，用于根据过压保护信号，控制驱动电源的功率管关断。其中，控制逻辑模块34通过控制功率管M1的栅极来控制功率管M1关断，具体可以是向功率管M1发送栅极信号GATE，使得功率管M1关断。

以上所列举的仅为控制逻辑模块34的部分实现功能，如控制逻辑模块34还可在接收到其他功能模块发送的相关信号后，关断或开启功率管M1，实现恒流控制功能。

需要说明的是，无论控制逻辑模块34基于何种原因关断或开启功率管M1，都可基于向功率管M1发送栅极信号GATE来实现。如栅极信号GATE为高电平可表示控制功率管M1开启，栅极信号GATE为低电平可表示控制功率管M1关闭。

以上控制逻辑模块34为本发明基于过压保护信号，控制恒流关断，实现过压保护操作的一个可实施方式，本发明基于过压保护信号实现恒流关断或基于过压保护信号实现具体的过压保护操作还可通过其他模块或电路实现。

在一实施例中，参考图4-图6，峰值电压固定模块31可以包括：恒流控制关断模块311和逐周期电流限模块312。

其中，恒流控制关断模块311和逐周期电流限模块312均可以是现有驱动电源保护电路中的相关模块。在正常情况下（即在没有接收到预过压锁存信号时），恒流控制关断模块311和逐周期电流限模块312可以与Vcs电压输出端连接或耦接，恒流控制关断模块311通过控制逻辑模块34关断功率管M1实现恒流控制功能。逐周期电流限模块312在正常情况下可以理解为一种逐周期限流的过流保护模块，当出现过流保护时逐周期电流限模块312会通过控制逻辑模块34关断功率管M1实现过流保护功能。

在本实施例中，峰值电压固定模块31可以采用恒流控制关断模块311和逐周期电流限模块312实现，通过将恒流控制关断模块311和逐周期电流限模块312与预过压锁存信号耦接（如可通过将恒流控制关断模块311和逐周期电流限模块312与预过压锁存模块323的输出端连接实现）和与Vcs电压输出端连接或耦接后，能实现将Vcs电压控制为固定值的功能，从而能使得采样保持模块321采样保持的Vcs的峰值电压Vcspk为固定值。本实施例充分利用现有驱动电源过压保护电路3中的恒流控制关断模块311和微小改进后的逐周期电流限模块312来实现控制Vcs的峰值电压Vcspk为固定值的功能，能够在实现本案发明构思的基础上，无需外加电路，有利于节约芯片面积。

具体而言，恒流控制关断模块311在没有接收到预过压锁存信号时，向控制逻辑模块34输出能控制功率管M1关断的第一控制信号CSoff，实现恒流控制功能；恒流控制关断模块311在接收到预过压锁存信号时，停止向控制逻辑模块34输出第一控制信号CSoff。在正常情况下，逐周期电流限模块312触发过流保护的过流基准电压会较高，在本发明实施例中，设定了一个比过流基准电压更小的峰值固定基准电压，逐周期电流限模块312在接收到预过压锁存信号时，将用于限流保护的过流基准电压切换为峰值固定基准电压，并在恒流控制关断模块311停止向控制逻辑模块34输出第一控制信号CSoff的情况下，基于该峰值固定基准电压和电压Vcs进行逐周期限流保护，向控制逻辑模块34输出能控制功率管M1关断的第二控制信号OCP。控制逻辑模块34基于该第二控制信号OCP，控制功率管M1关断，在功率管M1关断的情况下，电感电流检测电阻Rcs不会再随着峰值电流的上升而上升，如此也不会再受到母线电压变化的影响，使得采样保持模块321采样得到的Vcs的峰值电压Vcspk可以为固定值。即采样保持模块321每周期采样得到的峰值电压Vcspk都等于该峰值固定基准电压。

基于上述内容，接下来，参考图7a和图7b所示的一些波形图，对本发明的方案的实现过程进行详细说明。

其中，图7a所示为产生预过压后，控制的电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk为较低固定值的情况；图7b所示为产生预过压后，控制的电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk为较高固定值的情况。

在正常情况下，由恒流控制关断模块311逐周期发送第一控制信号CSoff，使得控制功率管M1被关断。在功率管M1每个导通周期中，在功率管M1被关断前，采样保持模块321会将Vcs的峰值电压Vcspk采样保持，但因芯片控制环路固有延时以及采样保持非理想特性等因素，每周期采样保持的峰值电压Vcspk随着母线电压宽幅度变化而变化，多个峰值电压Vcspk的连线可以形成如图7a和图7b中虚线所示的包络走向。

有鉴于此，在本实施例中，当预过压保护点VoutPre被输出电压触发后，预过压信号OVPre中产生一个脉冲信号（为预过压保护信号），预过压锁存模块323在接收到该预过压保护信号时，将该预过压保护信号锁存，并输出持续为高电平的VcspkFixSet（预过压锁存信号）。恒流控制关断模块311接收到预过压锁存模块323输出的预过压锁存信号后，停止输出第一控制信号CSoff，同时，逐周期电流限模块312在接收到预过压锁存信号时，将用于限流保护的过流基准电压切换为峰值固定基准电压，逐周期电流限模块312基于该峰值固定基准电压和电压Vcs进行逐周期限流保护，在电压Vcs大于等于峰值固定基准电压时，输出第二控制信号OCP，使得控制功率管M1被关断。在功率管M1被关断前，采样保持模块321会将Vcs的峰值电压Vcspk采样保持，由于采样保持模块321采样得到的Vcs的最大值为峰值固定基准电压，因此，所保持的峰值电压Vcspk也等于该峰值固定基准电压。从图7a和图7b可见，Vcs的峰值电压Vcspk被保持为固定值，其不再随着母线电压的变化而变化。

从图7a和图7b可见，在VcspkFixSet为高电平一段时间后，过压保护点VoutPst被触发，监测的过压信号OVPst由低电平变为高电平。其中，当过压保护点VoutPst被触发后，过压信号产生模块322会产生过压保护信号并发送给过压保护电路3中的控制逻辑模块34，以控制功率管M1关断。

基于图6所示电路，计时模块324可以与预过压锁存模块323输出的信号VcspkFixSet电偶接，同时输出信号VcspkFixRst，当VcspkFixSet信号变成高电平后，计时模块开始计时Td时间，如果计时Td时间结束后，过压信号产生模块322没有触发OVP保护过压，即计时模块324未收到过压信号产生模块322输出的过压保护信号OVpst，计时模块324会将信号VcspkFixRst的电平会翻转，如由低电平变为高电平，输出复位信号（如VcspkFixRst为高电平表征复位信号），基于该复位信号，信号VcspkFixSet由高电平被拉至低电平。此时，恒流控制关断模块311和逐周期电流限模块312因未接收到预过压锁存信号（即接收到的信号VcspkFixSet为低电平），恒流控制关断模块311会恢复向控制逻辑模块34输出第一控制信号CSoff，而周期电流限模块312会停止输出第二控制信号OCP，并可将峰值固定基准电压切换至过流基准电压进行过流保护监测，系统将退出保持Vcs的峰值电压Vcspk为固定值的工作模式。

同时，过压信号产生模块322也可以在未接收到预过压锁存信号（即接收到的信号VcspkFixSet为低电平）时，将过压保护点调整为预过压保护点。

就具体电路而言，在一实施例中，参考图8，逐周期电流限模块312可以包括：比较器3121。

在本实施例中，该比较器3121可以为逐周期电流限模块312实现逐周期的过流保护中的比较器，也可以为新增加在逐周期电流限模块312的比较器。无论哪种比较器，比较器3121的第一输入端接峰值固定基准电压，比较器3121的第二输入端接Vcs，其中，在Vcs大于等于峰值固定基准电压时，比较器的输出端输出第二控制信号。

一示例中，在比较器3121为新增加在逐周期电流限模块312内的器件的情况下，逐周期电流限模块312还可包括与门电路，将比较器3121的正相输入端与Vcs电压输出端连接，将比较器3121的负相输入端接峰值固定基准电压，与门电路的一个输入端与预过压锁存模块323的输出端连接，另一输入端与比较器3121的输出端连接，与门电路的输出端与控制逻辑模块34连接。在Vcs大于等于峰值固定基准电压时，比较器3121输出高电平，由于预过压锁存模块323所输出的预过压锁存信号为高电平的VcspkFixSet信号，因此与门电路的输出端向控制逻辑模块34输出高电平，使控制逻辑模块34控制功率管M1关断。

为同时兼顾逐周期电流限模块312的正常OCP功能，逐周期电流限模块312实现正常OCP功能时使用的比较器与实现峰值电压Vcspk固定功能所采用的比较器可以复用同一个比较器。即在该比较器3121为逐周期电流限模块312实现逐周期的过流保护中的比较器的情况下，也可以通过设计一切换电路，使得逐周期电流限模块312在接收到预过压锁存信号时，将用于限流保护的过流基准电压切换为峰值固定基准电压，并基于比较器3121输出的第二控制信号OCP实现控制Vcs的峰值电压Vcspk为固定值的功能。

基于此，在一实施例中，继续参考图8，逐周期电流限模块312还可以包括：第一开关3122、第二开关3123以及开关控制单元3124。

其中，比较器3121的第一输入端与第一开关3122和第二开关3123同时连接，比较器3121的第二输入端接Vcs；当第一开关3122闭合且第二开关3123断开时，比较器3121的第一输入端接过流基准电压；当第一开关3122断开且第二开关3123闭合时，比较器3121的第一输入端接峰值固定基准电压；开关控制单元3124，用于在接收到预过压锁存信号时，将第一开关3122断开、第二开关3123闭合。在本实施例中，第一开关3122和第二开关3123可以用使能开关、MOS管或二极管等实现。开关控制单元3124可采用相关电路或市面已有产品实现，能实现基于基于一个信号，控制两个开关一开一断即可，其具体实现结构，本实施例在此不作限定。

上述电路仅为本发明所列举的一实施例中，实际中，逐周期电流限模块312还可有其他方式来实现在接收到预过压锁存信号时，将用于限流保护的过流基准电压切换为峰值固定基准电压，基于该峰值固定基准电压和电压Vcs进行逐周期限流保护，向控制逻辑模块34输出能控制功率管M1关断的第二控制信号OCP的功能。

第二方面，本发明实施例还提供了一种LED驱动电源，该LED驱动电源包括LED负载、电感、二极管、功率管、电感电流检测电阻RCS以及输出电容，参考图9，图9示出了本发明实施例一种LED驱动电源的系统框图，其中，LED驱动电源还包括如本发明实施例第一方面所述的过压保护电路3。

Vcspk=（Vin-VLED）*Rcs*Ton/L（4）

其中，Vin为母线电压，VLED为LED负载电压，Rcs为电感电流检测电阻的阻值，L为电感的感量，Ton为功率管导通时间。可见，在LED驱动电源中，Vcspk会随着Vin的变化而变化。而在本发明实施例中，提供了具有本发明实施例第一方面所述的过压保护电路3的LED驱动电源的保护思路，关于该过压保护电路3的相关原理说明，可参考前述内容，在此不多赘述。因采用了如本发明实施例的过压保护电路3，该LED驱动电源能够实现在任何时候触发OVP保护过压时，电流检测电压信号Vcs的峰值电压Vcspk电压都相同。

由于在OVP保护的预过压保护点触发以后，任何时候触发OVP保护过压保护点时的Vcs的峰值电压Vcspk的电压值都相同，所以本发明能够有效克服母线电压宽幅度变化下，因芯片控制环路固有延时以及采样保持非理想特性等，造成的电流检测电压信号Vcs的不同峰值电压Vcspk导致的OVP过压保护点不一致的问题，使得驱动电源的输出电容的体积和耐压等级能够减小，制成的驱动电源的体积更小、成本更低。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种过压保护电路，其特征在于，所述过压保护电路包括：

峰值电压固定模块，用于在驱动电源的输出电压触发预过压保护点后，基于所述驱动电源的电流检测电压信号Vcs大于等于一峰值固定基准电压控制所述驱动电源的功率管关断，以使所述Vcs的峰值电压Vcspk为固定值；

过压保护逻辑模块，用于在所述输出电压触发所述预过压保护点后，将所述预过压保护点调整为过压保护点，并在所述峰值电压Vcspk为固定值的情况下，基于所述输出电压触发所述过压保护点输出过压保护信号，以使所述过压保护电路进行过压保护；

其中，所述预过压保护点对应的输出电压小于所述过压保护点对应的输出电压。

2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述过压保护逻辑模块包括：

采样保持模块，用于对所述Vcs的峰值电压Vcspk进行采样保持并输出；

过压信号产生模块，用于产生所述预过压保护点，并在所述输出电压触发所述预过压保护点时，产生预过压保护信号，再将所述预过压保护点调整为过压保护点，在所述采样保持模块输出的所述峰值电压Vcspk为固定值的情况下，基于所述输出电压触发所述过压保护点产生所述过压保护信号。

3.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述过压信号产生模块包括：

保护点产生子模块，用于产生所述预过压保护点，以及在所述输出电压触发所述预过压保护点后，将所述预过压保护点调整为过压保护点；

过压判断子模块，用于：

基于所述预过压保护点、所述采样保持模块输出的所述峰值电压Vcspk以及所述过压保护电路中的退磁时间信号，判断所述输出电压是否触发所述预过压保护点，在所述输出电压触发所述预过压保护点时，产生所述预过压保护信号；

或，基于所述过压保护点、所述采样保持模块输出为固定值的所述峰值电压Vcspk以及所述过压保护电路中的退磁时间信号，判断所述输出电压是否触发所述过压保护点，在所述输出电压触发所述过压保护点时，产生所述过压保护信号。

4.根据权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述保护点产生子模块包括：电流源和电容，所述电流源连接所述电容的一端，所述电容的另一端接地；

其中，通过调节所述电流源的充放电电流Irovp和/或调节所述电容的电容量Covp，产生所述预过压保护点或将所述预过压保护点调整为过压保护点。

5.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述过压保护逻辑模块还包括：预过压锁存模块；

所述预过压锁存模块基于接收到的所述预过压保护信号，输出预过压锁存信号；

所述峰值电压固定模块基于接收到的所述预过压锁存信号，控制所述Vcs的峰值电压Vcspk为固定值；

所述过压信号产生模块基于接收到的所述预过压锁存信号，将所述预过压保护点调整为过压保护点。

6.根据权利要求5所述的过压保护电路，其特征在于，所述过压保护逻辑模块还包括：计时模块；

所述计时模块用于在接收到所述预过压锁存信号时，计时预设时间，在所述预设时间计时结束时，若未接收到所述过压保护信号，则输出复位信号；

所述预过压锁存模块基于所述复位信号，停止输出所述预过压锁存信号；

所述峰值电压固定模块基于所述复位信号或在未接收到所述预过压锁存信号时，退出控制所述Vcs的峰值电压Vcspk为固定值的工作；

所述过压信号产生模块基于所述复位信号或在未接收到所述预过压锁存信号时，将所述过压保护点调整为预过压保护点。

7.根据权利要求5或6所述的过压保护电路，其特征在于，所述过压保护电路还包括：

控制逻辑模块，用于根据所述过压保护信号，控制所述驱动电源的功率管关断；

所述峰值电压固定模块包括：

恒流控制关断模块，用于向所述控制逻辑模块输出能控制所述功率管关断的第一控制信号，在接收到所述预过压锁存信号时，停止向所述控制逻辑模块输出所述第一控制信号；

逐周期电流限模块，用于在接收到所述预过压锁存信号时，将用于限流保护的过流基准电压切换为峰值固定基准电压，并在所述恒流控制关断模块停止向所述控制逻辑模块输出所述第一控制信号的情况下，基于所述峰值固定基准电压和所述Vcs进行逐周期限流保护，向所述控制逻辑模块输出能控制所述功率管关断的第二控制信号，以使所述Vcs的峰值电压Vcspk保持为固定值；

其中，所述峰值固定基准电压小于所述过流基准电压。

8.根据权利要求7所述的过压保护电路，其特征在于，所述逐周期电流限模块包括：

比较器，所述比较器的第一输入端接所述峰值固定基准电压，所述比较器的第二输入端接所述Vcs；其中，在所述Vcs大于等于所述峰值固定基准电压时，所述比较器的输出端输出所述第二控制信号。

9.根据权利要求8所述的过压保护电路，其特征在于，所述逐周期电流限模块还包括：第一开关、第二开关以及开关控制单元，其中，

所述比较器的第一输入端与所述第一开关和所述第二开关同时连接，

当所述第一开关闭合且所述第二开关断开时，所述比较器的第一输入端接所述过流基准电压；

当所述第一开关断开且所述第二开关闭合时，所述比较器的第一输入端接所述峰值固定基准电压；

所述开关控制单元，用于在接收到所述预过压锁存信号时，将所述第一开关断开、所述第二开关闭合。

10.一种LED驱动电源，其特征在于，包括LED负载、电感、二极管、功率管、电感电流检测电阻R_CS以及输出电容，所述LED驱动电源还包括如权利要求1-9任一项所述的过压保护电路。

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