CN116865225B - 一种输入过压保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种输入过压保护电路，包括由整流电路、PFC电路、隔离转换电路和LED输出电路构成的电压检测电路，由控制电路、PWM控制电路和DCDC供电电路构成的信号控制电路；其中，整流电路的输出端分别连接DCDC供电电路和PFC电路；DCDC供电电路分别连接控制电路和PWM控制电路，进行控制供电；PFC电路通过对整流电路进行采样，生成电压检测信号；电压检测信号包括高压信号和常压信号；控制电路的输出端连接隔离转换电路，隔离转换电路通过LED输出电路输出；其中，控制电路接收到高压信号时，生成截止信号，并抬高隔离转换电路的反馈电压，控制LED输出电路进行稳压输出；控制电路接收到常压信号时，生成通路信号，通过隔离转换电路控制LED输出电路进行常压输出。
Description
技术领域
本发明涉及过压保护技术领域，特别涉及一种输入过压保护电路。
背景技术
目前，在照明领域，通常需要设置过压保护电路对照明设备进行过压保护，防止照明设备因为外接电源的过高电压，导致照明设备的元器件烧毁，甚至是直接发生火灾。
在大功率照明的领域，例如：专利CN206332874U8LED直管灯的双向触发二极管，其阈值设置能到600V，实现大功率照明。
但是，这类大功率照明，就容易出现过压现象。
常规的这类大功率照明设备，电源使用的MOS都是600V/650V的VDS，当遇到过压输入的时候VDS会超过650V，如附图2所示，MOS有损坏的风险。
发明内容
本发明提供一种输入过压保护电路，用以解决常规电源过压时，MOS损坏的情况。
本发明提出一种输入过压保护电路，包括：由整流电路、PFC电路、隔离转换电路和LED输出电路构成的电压检测电路，由控制电路、PWM控制电路和DCDC供电电路构成的信号控制电路；其中，
整流电路的输出端分别连接DCDC供电电路和PFC电路；
DCDC供电电路分别连接控制电路和PWM控制电路，进行控制供电；
PFC电路分别连接控制电路和隔离转换电路，PFC电路通过对整流电路进行采样，生成电压检测信号；其中，
电压检测信号包括高压信号和常压信号；
控制电路的输出端连接隔离转换电路，隔离转换电路通过LED输出电路输出；其中，
控制电路接收到高压信号时，生成截止信号，并抬高隔离转换电路的反馈电压，控制LED输出电路进行稳压输出；
控制电路接收到常压信号时，生成通路信号，通过隔离转换电路控制LED输出电路进行常压输出。
优选的，所述整流电路由市电输入端口和整流桥构成，并将市电的交流电转换为直流电；其中，
整流桥的输出端并联有滤波电容，以对直流电进行滤波。
优选的，所述PFC电路包括采样芯片，采样芯片连接有共模电感，并通过共模电感进行电压采样。
优选的，所述隔离转换电路由可调光LED 驱动器和变压器构成；其中，
变压器通过接收可调光LED 驱动器的反馈信号进行降压稳压。
优选的，所述控制电路设置有控制三极管和调压二极管；其中，
控制三极管通过电压检测信号生成可调光LED 驱动器的反馈端控制电压；
调压二极管通过DCDC供电电路的供电电压抬高可调光LED 驱动器的反馈端控制电压，生成稳压信号。
优选的，所述DCDC电路通过调压芯片对PFC电路输出端的直流电进行调压，生成驱动控制电路和PWM控制电路的额定驱动电压。
优选的，所述PWM控制电路包括PWM控制端口，PWM控制端口与可调光LED 驱动器PWM控制端电连接。
优选的，所述PWM控制端连接有远程控制电路；其中，
远程控制电路包括：远程开关、第一开关、第二开关；
DCDC供电电路分别连接远程开关、第一开关、第二开关和第三开关；其中，
远程开关连接第二开关，第二开关、第一开关和LED输出电路依次连接；
当输入电源端接入电源后，通过远程开关触发第二开关导通，通第二开关断开LED输出电路的输出电压；
在输入电源端接入电源后，当远程开关闭合后，触发第一开关和第二开关导通，维持第二开关导通和第一开关持续导通，以通过LED输出电路持续输出供电。
优选的，所述电压检测电路和信号控制电路分别连接上位机；其中，
上位机配置有检测接口库和过压监视器；
过压监视器用于获取电压检测信号；
基于过压监视器，判断电压检测信号是否超过预设电压限额；
当超过电压限额时，通过整流电路实时运行情况，构建过压动态处置库；
根据过压动态处置库，调用检测接口库的分压接口，对整流电路进行分压。
优选的，所述上位机还用于：
通过上位机，构建过压保护电路的器件模型，确定电路；其中，
器件信息包括器件号、引脚以及信号；
基于器件信息，确定电压检测过程中，器件号、引脚以及引脚之间的关联关系；其中，
关联关系为：基于被电压检测中同一器件或不同器件的不同引脚之间的关联，确定相同器件和/或不同器件的引脚以及引脚之间的关联关系；
遍历并链接关联关系，生成对应于信号流的通路；
响应于电压检测信号，确定目标过压点。
本申请的有益效果在于：
本申请可以解决输入电压超标时，使得设备（照明设备，主要是LED照明设备）不会被高压损坏，电源（充电的电池等供电设备）也不会被高压损坏。也解决了常规照明电源冲存在MOS管，MOS管因为都是600V/650V的漏源电压元器件，所以在遇到输入电压过高的时候，会存在MOS管损坏，本申请能够保证MOS管不损坏。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种输入过压保护电路的组成图；
图2为本发明实施例中一种输入过压保护电路的传统组成图；
图3为本发明实施例中一种输入过压保护电路的电路原理图；
图4为本发明实施例中整流滤波电路的电路原理图；
图5为本发明实施例中PFC电路的电路原理图；
图6为本发明实施例中隔离转换电路的电路原理图；
图7为本发明实施例中控制电路的电路原理图；
图8为本发明实施例中DCDC电路的电路原理图；
图9为本发明实施例中PWM控制电路的电路原理图；
图10为本发明实施例中LED输出电路的电路原理图；
图11为本发明实施例中远程控制电路的实施原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出一种输入过压保护电路，包括：由整流电路、PFC电路、隔离转换电路和LED输出电路构成的电压检测电路，由控制电路、PWM控制电路和DCDC供电电路构成的信号控制电路；其中，
整流电路的输出端分别连接DCDC供电电路和PFC电路；
DCDC供电电路分别连接控制电路和PWM控制电路，进行控制供电；
PFC电路分别连接控制电路和隔离转换电路，PFC电路通过对整流电路进行采样，生成电压检测信号；其中，
电压检测信号包括高压信号和常压信号；
控制电路的输出端连接隔离转换电路，隔离转换电路通过LED输出电路输出；其中，
控制电路接收到高压信号时，生成截止信号，并抬高隔离转换电路的反馈电压，控制LED输出电路进行稳压输出；
控制电路接收到常压信号时，生成通路信号，通过隔离转换电路控制LED输出电路进行常压输出。
上述技术方案的原理在于：
如附图1~附图8所示，本申请由电压检测电路和信号控制电路构成；
在具体实施的过程中：
电压检测电路将输入电压通过整流电路进行整流处理，生成直流电；整流电路连接有PFC电路，PFC对整流后的直流电进行采样，当采样的直流电在进行检测判定的时候，低于预设的一个值的时候，信号控制电路的控制电路中的三极管打开，FPC电路的FB引脚和DCDC供电电路的FB引脚不会存在供电电压，一般供电电压采用5.1V；此时FB处于正常的工作电压，电源处于正常工作状态。
但是，在PFC电路检测到的电压是超过预设的一个值的时候，控制电路三极管Q3处于截至状态，DCDC供电电路5.1V的供电电压通过控制电路的调压二级管ZD3给到控制电路的FB引脚输出端，升高控制电路FB引脚的电压，使得隔离转换电路的FB引脚电压在正常工作电压范围之外，此时，芯片就处于保护电压范围内，隔离芯片就处于关闭状态，起到过压保护能力。
本申请是一种对现有过压保护电路的改进，而且本申请主要是用于在照明领域的驱动电源领域，防止市电电压在进行照明设备驱动的时候，进行过压保护。
信号控制电路是本申请针对现有技术进行的技术改进，其中，主功率PFC电路将市电转换恒压源通过主功率端口为反激芯片供能。
电压检测电路通过PFC电路转换的电压进行检测，通过其判定是否过压，从而通过信号控制电路的控制电路对隔离转换电路主芯片的FB脚提供信号达到关断，从而达到保护的作用。
隔离转换电路通过对整流后的电压进行隔离转换，从而实现对LED输出电路的驱动控制。
上述技术方案的有益效果在于：
本申请可以解决输入电压超标时，使得设备（照明设备，主要是LED照明设备）不会被高压损坏，电源（充电的电池等供电设备）也不会被高压损坏。也解决了常规照明电源冲存在MOS管，MOS管因为都是600V/650V的漏源电压元器件，所以在遇到输入电压过高的时候，会存在MOS管损坏，本申请能够保证MOS管不损坏。
优选的，所述整流电路由市电输入端口和整流桥DB1构成，并将市电的交流电转换为直流电；其中，
整流桥DB1的输出端并联有滤波电容C1，以对直流电进行滤波。
上述技术方案的原理在于：
如附图3和附图4所示，整流桥DB1对ACL端的外接市电进行转换，实现直流转换，F1是一种熔断器，用于对市电输入进行过压熔断；滤波电容C1用于对转换后的直流电进行滤波，消除谐波。
上述技术方案的有益效果在于：
本申请相对于传统照明设备的整流电路，本申请设置的市电接口是除了（ACL和CAN的零线火线交流供电端口），还设置了滤波电容C1，用于对整流后的直流电进行滤波，消除谐波。
优选的，所述PFC电路包括采样芯片U1，采样芯片U1连接有共模电感L24，并通过共模电感L24进行电压采样。
上述技术方案的原理在于：
如附图3和附图5所示，采样芯片U1的反馈端口FB通过第七电容C7、第十电阻R10、第二十七电阻R27和第十七电阻R17连接共模电感L24的一个端口实现整流检测，并将检测后的电流通过DRAIN的输出端进行输出，DRAIN端口还连接有第一二极管D1，进行输出整流滤波；整流电路的电流通过第二二极管D2进行整流输出。
上述技术方案的有益效果：
本申请可以实现对整流电路的电压进行采样，采样方式是通过采样芯片U1对整流后的直流电采样，而本申请设置有共模电感，相对于不仅仅可以实现采样，还能在采样的时候，防止电磁干扰。
优选的，所述隔离转换电路由可调光LED 驱动器U4和变压器T1构成；其中，
变压器T1通过接收可调光LED 驱动器U4的反馈信号进行降压稳压。
上述技术方案的原理在于：
如附图6所示，可调光LED 驱动器U4的PWM端口用于接收PWM控制电路的控制信号，其DIM端口通过第十一电容C11进行滤波，其CS端口通过第十一电阻R11连接变压器T1；变压器T1的T1-D端口分别连接第九二极管D9和第六二极管D6，第就二极管连接有第十五电阻R15；第六二极管连接第23电阻；可调光LED 驱动器U4的DRAIN通过第四二极管D4和第七电阻R7、第三电阻R3连接变压器T1的T1-A输入端；第三电阻R3并联有第十电阻C10。
上述技术方案的有益效果在于：
本申请的隔离转换电路，通过可调光LED 驱动器U4驱动变压进行，进行变压控制，从而在进行照明控制的时候，通过可调光LED 驱动器接收反馈信号，在过压的时候，实现降压稳压的双重作用，在过压的时候实现降压，在没有过压的时候，实现稳压功能。
优选的，所述控制电路设置有控制三极管Q3和调压二极管ZD3；其中，
控制三极管Q3通过电压检测信号生成可调光LED 驱动器U4的反馈端控制电压；
上述技术方案的原理在于：
如附图7所示，控制三极管Q3的基极连接ZD2稳压二极管；控制三极管Q3的集电极通过ZD3向FB端口输出反馈信号，并通过第五十六电阻R56连接5.1V的驱动电压。
调压二极管ZD3通过DCDC供电电路的供电电压抬高可调光LED 驱动器U4的反馈端控制电压，生成稳压信号。其主要工作原理是：在正常时，通过对PFC/OUT电压进行采样，当PFC/OUT低于一个值时。此时，Q3被打开，FB脚也无灌入的5.1V电压，FB处于正常工作电压，电源正常工作。在高压输入导致PFC/OUT电压超过一定值时，Q2处于截止状态，DC/DC 5.1V供电电压通过ZD3给到FB同时抬高了FB的电压，使隔离转换电路（U4 BP3177DF）脚FB的电压在正常工作电压之外，同时也在芯片保护电压范围内。
此时隔离芯片处于关闭状态，达到保护的作用。
上述技术方案的有益效果在于：
本申请的控制电路，通过采样电路的采样信息，在过压时候，给PFC电路和隔离转换电路的芯片进行供电，从而太高两个电路的在FB端口的电压，从而使得芯片的频率增大，使得芯片可以承受更大的电压，使得U1和U4两种芯片的过压电压最大值提高，实现过压保护能力。
优选的，所述DCDC电路通过调压芯片对PFC电路输出端的直流电进行调压，生成驱动控制电路和PWM控制电路的额定驱动电压。
上述技术方案的原理在于：
如附图8所示，调压芯片U3通过CS端口连接第四十六电阻R46并通过个电感L40输出5.1V的驱动电压。
上述技术方案的有益效果在于：
本申请的DCDC电路能够实现对PFC电路的调压，从而对驱动控制电路和PWM控制电路进行驱动控制，使得这两个电路在额定电压下运行。
优选的，所述PWM控制电路包括PWM控制端口，PWM控制端口与可调光LED 驱动器U4的PWM控制端电连接。
上述技术方案的原理在于：
如附图9所示，本发明的PWM 控制电路除了PWM控制端，还设置有接地端和5.1V的驱动电压端。用于接收外部的控制信号对整体电路进行驱动控制。
优选的，所述PWM控制端连接有远程控制电路；其中，
远程控制电路包括：远程开关KS、第一开关K1、第二开关K2；
DCDC供电电路分别连接远程开关KS、第一开关K1和第二开关K2；其中，
远程开关KS连接第二开关K2，第二开关K2、第一开关K1和LED输出电路依次连接；其中，
第一开关K1位常闭开关，第二开关K2位出发开关；
当输入电源端接入电源后，通过远程开关KS触发第二开关K2导通，通第二开关K2断开LED输出电路的输出电压；
在输入电源端接入电源后，当远程开关KS闭合后，触发第一开关K1和第二开关K2导通，维持第二开关K2导通和第一开关K1持续导通，以通过LED输出电路持续输出供电。
上述技术方案的原理在于：
本申请的远程控制电路中，远程开关KS通过第一开关和第二开关实现远程控制LED输出电路的照明，在这个过程中，只有第二开关K2、第一开关K1同时处于导通状态，才可以实现照明；
在停止进行照明控制的过程中，远程开关只要断开第二开关，就可以实现直接断开LED输出电路的输入电压。
上述技术方案的有益效果在于：
本申请的远程控制电路比较简单，直接通过PWM信号可以实现远程控制，从而让过压保护电路具备了远程控制功能，本申请的远程控制电路，相对于现有技术中的远程信号控制，本申请最大的作用是通过“远程开关KS”直接阻断PWM信号，使得PWM信号无效控制，只能是远程控制，同时，也可以在非远程控制的情况下，通过第一开关和第二开关两个常闭开关实现PWM信号的直接控制。
优选的，所述电压检测电路和信号控制电路分别连接上位机；其中，
上位机配置有检测接口库和过压监视器；
过压监视器用于获取电压检测信号；
基于过压监视器，判断电压检测信号是否超过预设电压限额；
当超过电压限额时，通过整流电路实时运行情况，构建过压动态处置库；
根据过压动态处置库，调用检测接口库的分压接口，对整流电路进行分压。
上述技术方案的原理在于：
本申请通过设置上位机的检测接口库和过压监视器，通过过压监视器对电压检测信号进行检测，判断整流电路的在实时运行过程中过压检测点的过压值然后通过在检测接口库中进行分压接口调用，从而通过分压的方式进行过压保护。
过压动态处置库中存储有多种不同分压调用接口，实现对整流电路的分压，动态处置库在实际实施的时候，被配置为数字化分压的多通道分压器，实现整流分压。过压动态处置库可以采用软件程序和实体元器件两种方式，过压处置库位软件程序的时候，通过过压转换芯片实现过压保护。
优选的，所述上位机还用于：
通过上位机，构建过压保护电路的器件模型，确定电路；其中，
器件信息包括器件号、引脚以及信号；
基于器件信息，确定电压检测过程中，器件号、引脚以及引脚之间的关联关系；其中，
关联关系为：基于被电压检测中同一器件或不同器件的不同引脚之间的关联，确定相同器件和/或不同器件的引脚以及引脚之间的关联关系；
遍历所有关联关系，生成对应于信号流的通路；
响应于电压检测信号，确定目标过压点。
上述技术方案的原理在于：
本申请在连接上位机的时候，还能够通过整流电路进行过压点判断，通过确定整个过压保护电路的器件模型，在电压检测过程中进行不同器件和接口的逐一遍历，从而判断目标过压点，通过调用分压接口对目标过压点进行分压。
在这种情况下，过压判断不是整体电路的过压判定，而是每个元器件的过压判定；
通过不同与其年间之间的关联关系和信号流的通路，可以动态的调整和设置整个过压保护电路的过压点。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种输入过压保护电路，其特征在于，包括：由整流电路、PFC电路、隔离转换电路和LED输出电路构成的电压检测电路，由控制电路、PWM控制电路和DCDC供电电路构成的信号控制电路；其中，
整流电路的输出端分别连接DCDC供电电路和PFC电路；
DCDC供电电路分别连接控制电路和PWM控制电路，进行控制供电；
PFC电路分别连接控制电路和隔离转换电路，PFC电路通过对整流电路进行采样，生成电压检测信号；其中，
电压检测信号包括高压信号和常压信号；
控制电路的输出端连接隔离转换电路，隔离转换电路通过LED输出电路输出；其中，
控制电路接收到高压信号时，生成截止信号，并抬高隔离转换电路的反馈电压，控制LED输出电路进行稳压输出；
控制电路接收到常压信号时，生成通路信号，通过隔离转换电路控制LED输出电路进行常压输出。
2.如权利要求1所述的一种输入过压保护电路，其特征在于，所述整流电路由市电输入端口和整流桥（DB1）构成，并将市电的交流电转换为直流电；其中，
整流桥（DB1）的输出端并联有滤波电容（C1），以对直流电进行滤波。
3.如权利要求1所述的一种输入过压保护电路，其特征在于，所述PFC电路包括采样芯片（U1），采样芯片（U1）连接有共模电感（L24），并通过共模电感（L24）进行电压采样。
4.如权利要求1所述的一种输入过压保护电路，其特征在于，所述隔离转换电路由可调光LED 驱动器（U4）和变压器（T1）构成；其中，
变压器（T1）通过接收可调光LED 驱动器（U4）的反馈信号进行降压稳压。
5.如权利要求4所述的一种输入过压保护电路，其特征在于，所述控制电路设置有控制三极管（Q3）和调压二极管（ZD3）；其中，
控制三极管（Q3）通过电压检测信号生成可调光LED 驱动器（U4）的反馈端控制电压；
调压二极管（ZD3）通过DCDC供电电路的供电电压抬高可调光LED 驱动器（U4）的反馈端控制电压，生成稳压信号。
6.如权利要求5所述的一种输入过压保护电路，其特征在于，所述DCDC供电电路通过调压芯片对PFC电路输出端的直流电进行调压，生成驱动控制电路和PWM控制电路的额定驱动电压。
7.如权利要求5所述的一种输入过压保护电路，其特征在于，所述PWM控制电路包括PWM控制端口，PWM控制端口与可调光LED 驱动器（U4）PWM控制端电连接。
8.如权利要求7所述的一种输入过压保护电路，其特征在于，所述PWM控制端连接有远程控制电路；其中，
远程控制电路包括：远程开关、第一开关、第二开关；
DCDC供电电路分别连接远程开关、第一开关和第二开关；其中，
远程开关连接第二开关，第二开关、第一开关和LED输出电路依次连接；其中，
第一开关位常闭开关，第二开关位出发开关；
当输入电源端接入电源后，通过远程开关触发第二开关导通，通第二开关断开LED输出电路的输出电压；
在输入电源端接入电源后，当远程开关闭合后，触发第一开关和第二开关导通，维持第二开关导通和第一开关持续导通，以通过LED输出电路持续输出供电。
9.如权利要求1所述的一种输入过压保护电路，其特征在于，所述电压检测电路和信号控制电路分别连接上位机；其中，
上位机配置有检测接口库和过压监视器；
过压监视器用于获取电压检测信号；
基于过压监视器，判断电压检测信号是否超过预设电压限额；
当超过电压限额时，通过整流电路实时运行情况，构建过压动态处置库；
根据过压动态处置库，调用检测接口库的分压接口，对整流电路进行分压。
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