CN116600441B - 一种非隔离单级电源空载输出电压保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种非隔离单级电源空载输出电压保护电路，包括主控单元U1；还包括与输入端VBUS连接的电阻R1，电阻R1通过充电电容C1接地，电阻R1的一端还与主控单元U1的VCC端连接，电阻R1的一端通过二极管D1与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R4与电阻R1的一端连接，三极管Q1的集电极还通过电阻R3与其基极连接；还包括电感L1，电感L1的N2绕组一端通过二极管D2与电阻R4连接，另一端接地，其N1绕组用于输出电能，本申请利用了过压保护点并通过外围供电电路及相关元件特征典型值，可以起到输出空载或输出LED灯压降过高快速响应保护的作用。
Description
技术领域
本发明涉及LED驱动电源领域，尤其涉及一种非隔离单级电源空载输出电压保护电路。
背景技术
LED灯由于节能环保，发光效率高等优点，已全面取代之前白炽灯等不环保灯具。LED驱动电源也随之迅猛发展起来。LED电源之前的主流架构是双级（PFC+DC/DC)隔离架构，由于双级隔离架构存在成本高，效率低，发热严重，体积大等诸多缺点。近几年非隔离双级电源由于具有成本相对低，效率高，体积小的优点，正逐步盛行起来。但由于LED电源大多领域还是以中小功率应用为主，如果中小功率非隔离电源仍采用双级架构，由于市场竞争日趋激烈，仍然面临成本相对高，效率体积优势不大的缺点。为了解决上述问题，一种非隔离单级方案架构应用而生，采用一个主控IC,既可以做到高功率因数，恒流，调光等功能于一体，又可以做到小体积，效率高，成本优势明显的特点，但此架构相关IC大多由于没有电压反馈功能，面临输出空载时电压升高失控的风险。
发明内容
为解决上述问题，本技术方案提供一种非隔离单级电源空载输出电压保护电路。
为实现上述目的，本技术方案如下：
一种非隔离单级电源空载输出电压保护电路，包括主控单元U1；
还包括与输入端VBUS连接的电阻R1，所述电阻R1通过充电电容C1接地，所述电阻R1的一端还与所述主控单元U1的VCC端连接，所述电阻R1的一端通过二极管D1与三极管Q1的发射极连接，所述三极管Q1的集电极通过电阻R4与所述电阻R1的一端连接，所述三极管Q1的集电极还通过电阻R3与其基极连接；
还包括电感L1，所述电感L1的N2绕组一端通过二极管D2与所述电阻R4连接，另一端接地，其N1绕组用于输出电能。
在一些实施例中，所述主控单元U1的一端通过电阻R5与MOS管Q2的栅极连接，源极通过电阻R7接地，漏极与所述N1绕组一端连接，所述N1绕组另一端与所述输入端VBUS连接；
所述MOS管Q2的栅极与源极之间设有电阻R6。
在一些实施例中，所述电阻R3一端通过二极管ZD2接地，另一端通过电容C2接地。
在一些实施例中，所述电阻R1一端通过二极管ZD1接地。
在一些实施例中，所述绕组N1的两端之间设有电容EC1以及二极管D3。
本申请有益效果为：
本申请利用了U1 VCC 过压保护点并通过外围供电电路及相关元件特征典型值，可以起到输出空载或输出LED灯压降过高快速响应保护的作用，又不影响正常带载工作的效果。在公司非隔离单级项目得到应用，效果显著。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例的结构示意图一。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
请参照图1所示，一种非隔离单级电源空载输出电压保护电路，包括主控单元U1；
还包括与输入端VBUS连接的电阻R1，所述电阻R1通过充电电容C1接地，所述电阻R1的一端还与所述主控单元U1的VCC端连接，所述电阻R1的一端通过二极管D1与三极管Q1的发射极连接，所述三极管Q1的集电极通过电阻R4与所述电阻R1的一端连接，所述三极管Q1的集电极还通过电阻R3与其基极连接；
还包括电感L1，所述电感L1的N2绕组一端通过二极管D2与所述电阻R4连接，另一端接地，其N1绕组用于输出电能。
在本实施例中，所述主控单元U1的一端通过电阻R5与MOS管Q2的栅极连接，源极通过电阻R7接地，漏极与所述N1绕组一端连接，所述N1绕组另一端与所述输入端VBUS连接；
所述MOS管Q2的栅极与源极之间设有电阻R6。
在本实施例中，所述电阻R3一端通过二极管ZD2接地，另一端通过电容C2接地。
在本实施例中，所述电阻R1一端通过二极管ZD1接地。
在本实施例中，所述绕组N1的两端之间设有电容EC1以及二极管D3。
电源开机工作时，启动电阻R1通过BUS电压对C1充电，ZD1 30V稳压二极管限压，当C1充电至U1 IC的启动电压15V时，电源启动，U1 IC输出PWM驱动MOS管 Q2工作，电感L1主绕组（P9-P10脚组成N1绕组）储能，此时同名端P10,P6脚为低电平，二极管D2,D3截止，当PWM为低电平时，Q2截止，P10,P6脚同名端变为高电位，D3导通，为EC1储能，同时供电给负载，此时D2导通，通过C2滤波，此时C2上的电压是（N1:N2)*VOUT。VOUT就是输出端接灯具所形成的压降电压。由P6-P4脚组成N2绕组。
C2电容电压提供给由R3,18V稳压二极管ZD2，Q1三极管组成的串联稳压电路给ICU1供电，同时R4 3K电阻通过C2给IC去藕电容C1缓慢充电，由于R4相对阻值较大，所以正常带载时不影响串联稳压电路稳压的效果。由于供电给U1 IC的VCC没有达到IC的VCC过压保护点28V,此时电源稳定输出功率正常工作。当输出端不接负载时，此时由于IC 没有电压FB反馈功能，输出电压升高，由于C2电容容量是2.2UF，所以瞬间电压升至较高，此电压一方面供电给串联稳压电路，同时通过电阻R4 3K电阻给C1 1UF电容快速充电，使得U1 VCC端瞬间达到IC VCC过压保护点，此时IC停止PWM输出。输出空载电压下降，同时C2电容上电压同比例（N1:N2)下降，C1随之下降，当降至IC VCC过压保护点滞后电压值约25V时,IC又开始新一轮工作，调节R4阻值，可改变输出空载电压值；
BUS是整流桥整流后的输入电压，所述BUS输入端连至电阻R1的1脚，同时BUS输入端连接至电感L1的主绕组9脚，R1的2脚同时连接至C1的1脚，ZD1的1脚，U1的9脚，D1的1脚，R4的1脚。D2的1脚连接至L1电感N2绕组P6脚，D2的2脚同时连接至C2的1脚，Q1的2脚，R3电阻的2脚，R4的2脚。R3电阻的1脚同时连接至Q1的1脚，ZD2的1脚。同时ZD1与ZD2，C1,C2的2脚分别与地连接。Q3的3脚接至D1的2脚。
基于以上电路，还包括如下步骤：
开机时，BUS电压通过电阻R1对C1充电，当充电至U1 VCC开启电压值时约15V，U1输出PWM驱动MOS管Q2工作，当PWM为高电位时Q2导通，L1电感N1绕组储能，此时L1同名端P10,P6脚是低电平，当PWM为低电位时，Q2停止工作，L1同名端电位反相变为高电位，D3导通，给EC1充电，同时提供给LED负载能量，同时D2导通，对C2充电，通过R3,ZD2,Q1组成的串联稳压电路经过D1给U1 VCC供电，此时虽然R4连接于C2和U1 VCC之间，但由于阻值相对较大，并不会影响串联稳压电路输出稳定电压的效果，由于输出接有负载，此时C2电压等于(N1:N2)*VOUT,VOUT是LED灯负载压降，C2电压低于U1 的VCC 的OVP保护值。既便有R4通过C2对C1续流，电源仍能正常工作。当输出空载，或输出LED灯串联压降过高，此时输出电压VOUT升高，由于IC没有电压反馈功能，此时C2整流后的电压立即升高，此值约为(N1:N2)*VOUT,C2电压通过R4 3K电阻对C1快速充电至U1 VCC的过压保护值，U1停止输出PWM，VOUT下降，随之C2下降，C1电压跟着下降，当降至U1 OVP滞后开启电压25V时，U1输出PWM开始新一轮工作，由于C1,C2,R4取值合理，可以起着快速响应保护又不影响正常带载工作的效果。
上述工作过程重复进行。
其中C1电容1UF,C2电容2.2UF,R4电阻是3K是特征典型值，可以起到很好的快速响应及保护效果。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请实施的范围，其他凡其原理和基本结构与本申请相同或近似的，均在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种非隔离单级电源空载输出电压保护电路，其特征在于，包括主控单元U1；
还包括与输入端VBUS连接的电阻R1，所述电阻R1通过充电电容C1接地，所述电阻R1的一端还与所述主控单元U1的VCC端连接，所述电阻R1的一端通过二极管D1与三极管Q1的发射极连接，所述三极管Q1的集电极通过电阻R4与所述电阻R1的一端连接，所述三极管Q1的集电极还通过电阻R3与其基极连接；
还包括电感L1，所述电感L1的N2绕组一端通过二极管D2与所述电阻R4连接，另一端接地，其N1绕组用于输出电能。
2.根据权利要求1所述的一种非隔离单级电源空载输出电压保护电路，其特征在于：所述主控单元U1的一端通过电阻R5与MOS管Q2的栅极连接，源极通过电阻R7接地，漏极与所述N1绕组一端连接，所述N1绕组另一端与所述输入端VBUS连接；
所述MOS管Q2的栅极与源极之间设有电阻R6。
3.根据权利要求2所述的一种非隔离单级电源空载输出电压保护电路，其特征在于：所述电阻R3一端通过二极管ZD2接地，另一端通过电容C2接地。
4.根据权利要求3所述的一种非隔离单级电源空载输出电压保护电路，其特征在于：所述电阻R1一端通过二极管ZD1接地。
5.根据权利要求4所述的一种非隔离单级电源空载输出电压保护电路，其特征在于：所述绕组N1的两端之间设有电容EC1以及二极管D3。
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