CN202084279U

CN202084279U - 开路保护电路

Info

Publication number: CN202084279U
Application number: CN2011201749419U
Authority: CN
Inventors: 林立韦
Original assignee: TPV Investment Co Ltd
Current assignee: Top Victory Investments Ltd; TPV Investment Co Ltd
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2021-05-27

Abstract

本实用新型提供了开路保护电路（26），适用于用以驱动发光二极管(LED)光源（5）的线性LED驱动电路（2）。开路保护电路包括迟滞门槛检测器（261）、计时器（262）、正负缘检测器（264）、计数器（265）及闩锁器（263）。在调光信号的占空比为100%时主要由计时器计时来判断是否发生开路情况，而在调光信号的占空比小于100%时主要由计数器计数来判断是否发生开路情况，两段式的开路保护判断可改善传统仅使用计时器计时所产生的调光信号的占空比限制及直流电源电压爬升或瞬降过长所造成的保护误动作问题，因此确保于LED光源发生开路情况时能正确判断并做出保护动作。

Description

开路保护电路

技术领域

本实用新型是有关于一种发光二极管(Light-Emitting Diode，简称LED)光源的开路保护电路，且特别是有关于一种用以驱动LED光源的线性LED驱动电路所使用的开路保护电路。

背景技术

图1为一种使用传统开路保护电路的线性LED驱动电路的电路方块图。请参见图1，线性LED驱动电路1用以驱动LED光源5，其中，LED光源5具有输入端及输出端。线性LED驱动电路1包括电源转换器11、调光控制器12、运算放大器13、晶体管14、电流检测器15及开路保护电路16。传统开路保护电路16包括门槛检测器161、计时器162及闩锁器163。

电源转换器11接收如交流市电的输入电源V_IN，并将输入电源V_IN转换成直流电源V_BUS提供至LED光源5的输入端。当直流电源V_BUS提供足以驱动LED光源5的额定电压时，外部的致能信号EN及调光信号DIM送入调光控制器12产生控制信号CTL以启动运算放大器13及门槛检测器161，晶体管14导通且LED光源5的输出电流I_LED流过晶体管14及电流检测器15后在电流检测器15上产生与输出电流I_LED对应的电流检测信号V_SEN。

正常情况下，电流检测信号V_SEN与电流设定信号V_SET经过运算放大器13比较来决定晶体管14的状态。由于运算放大器13频宽与速度的缘故，送至晶体管14的驱动信号并非高低电平的变化，而是如3～5V的直流电压，使得晶体管14的作用像一个可变电阻，晶体管14呈现的电阻值大小将可控制输出电流I_LED高低，因此可以线性方式控制LED光源5的亮度。

门槛检测器161启动后接收电流检测信号V_SEN。当门槛检测器161根据电流检测信号V_SEN判断出输出电流I_LED低于门槛值时，表示LED光源5可能发生开路情况，因此输出触发信号V_H至计时器162以控制计时器162开始计时。当计时器162计时输出电流I_LED持续低于门槛值的时间达到设定时间时，表示LED光源5可被判断发生开路情况，因此计时器162输出第一闩锁信号V_L1至闩锁器163以控制闩锁器163输出闩锁信号V_L关闭调光控制器12并进入锁定状态，使后端各项功能组件停止动作，直到线性LED驱动电路1的电源关闭后再开启时才解除锁定状态。

计时器162的设定时间不能太短，以避免噪声可能造成的保护误动作。但是，计时器162的设定时间也不能太长，以避免直流电源V_BUS出现电压爬升缓慢或电压瞬降的时间大于设定时间而造成的保护误动作；另外，过长的设定时间会使调光信号DIM的占空比(duty cycle)低于某一百分比时丧失保护机制。因此，传统开路保护电路16单纯使用计时器162计时输出电流I_LED低于门槛值的时间是否达到设定时间来判断是否发生开路情况，这种方式无法确保于LED光源5发生开路情况时能正确判断并做出保护动作。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在提出一种开路保护电路，可确保于LED光源发生开路情况时能正确判断并做出保护动作。

为达到上述目的或其它目的，本实用新型提出一种开路保护电路，适用于线性LED驱动电路，该线性LED驱动电路用以驱动LED光源。该开路保护电路包括迟滞门槛检测器、计时器、正负缘检测器、计数器及闩锁器。迟滞门槛检测器在检测到LED光源的输出电流低于门槛值时输出触发信号。计时器电连接迟滞门槛检测器，计时器在接收到触发信号时开始计时，在接收到重置信号时重新计时，并在计时达到设定时间时结束计时且输出第一闩锁信号。正负缘检测器电连接迟滞门槛检测器及计时器，正负缘检测器在接收到触发信号时检测输出电流的正缘及负缘，并在检测到输出电流的负缘时输出重置信号及计次信号。计数器电连接正负缘检测器，计数器在接收到计次信号时计数一次，并在计数达到设定次数时结束计数且输出第二闩锁信号。闩锁器电连接计时器及计数器，闩锁器在接收到第一或第二闩锁信号时控制线性LED驱动电路关闭并进入锁定状态，直到线性LED驱动电路的电源关闭后再开启时才解除锁定状态。

在一实施例中，计数器更电连接计时器，计数器根据计时器的计时而得的时间设定设定次数。

在一实施例中，正负缘检测器包括正缘检测器、负缘检测器及重置器，其中，正缘检测器电连接迟滞门槛检测器及负缘检测器，负缘检测器电连接重置器及计数器，重置器电连接计时器。正缘检测器在接收到触发信号时检测输出电流的正缘，并在检测到输出电流的正缘时控制负缘检测器检测输出电流的负缘，负缘检测器在检测到输出电流的负缘时输出计次信号并控制重置器输出重置信号。

在一实施例中，正负缘检测器包括多谐振荡器及重置器，其中，多谐振荡器电连接迟滞门槛检测器、重置器及计数器，重置器电连接计时器。多谐振荡器在接收到触发信号时检测输出电流的正缘及负缘，并在检测到输出电流的负缘时输出计次信号并控制重置器输出重置信号。

本实用新型因采用在调光信号的占空比为100%时主要由计时器计时来判断是否发生开路情况，而在调光信号的占空比小于100%时主要由计数器计数来判断是否发生开路情况，两段式的开路保护判断可改善传统仅使用计时器计时所产生的调光信号的占空比限制及直流电源电压爬升或瞬降过长所造成的保护误动作问题，因此确保于LED光源发生开路情况时能正确判断并做出保护动作。

为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为一种使用传统开路保护电路的线性LED驱动电路的电路方块图。

图2为使用本实用新型开路保护电路的线性LED驱动电路的电路方块图。

图3为图2所示线性LED驱动电路在调光信号占空比为100%下的时序图。

图4为图2所示线性LED驱动电路在调光信号占空比小于100%下的时序图。

图5为图2所示开路保护电路的正负缘检测器一实施例的电路方块图。

图6为图2所示开路保护电路的正负缘检测器另一实施例的电路方块图。

标识说明：

1、2：线性LED驱动电路

11：电源转换器

12：调光控制器

13：运算放大器

14：晶体管

15：电流检测器

16、26：开路保护电路

161：门槛检测器

162、262：计时器

163、263：闩锁器

261：迟滞门槛检测器

264、364、464：正负缘检测器

265：计数器

31：正缘检测器

32：负缘检测器

33：重置器

41：多谐振荡器

5：LED光源

EN：致能信号

DIM：调光信号

CTL：控制信号

I_LED：输出电流

V_IN：输入电源

V_BUS：直流电源

V_SEN：电流检测信号

V_SET：电流设定信号

V_H：触发信号

V_R：重置信号

V_C：计次信号

V_L1：第一闩锁信号

V_L2：第二闩锁信号

V_L：闩锁信号

I_UTP：门槛值的上触发点

I_LTP：门槛值的下触发点

t：时间轴

T1～T6：时间。

具体实施方式

图2为使用本实用新型开路保护电路的线性LED驱动电路的电路方块图。请参见图2，线性LED驱动电路2用以驱动LED光源5，其中，LED光源5具有输入端及输出端。LED光源5适用于如液晶显示器等需要背光源的显示装置，显示装置例如为计算机屏幕(monitor)、电视机或一体机计算机(all-in-one computer)等用途的显示装置。线性LED驱动电路2包括电源转换器11、调光控制器12、运算放大器13、晶体管14、电流检测器15及开路保护电路26，其中，电源转换器11、调光控制器12、运算放大器13、晶体管14及电流检测器15的电连接关系及功能已于背景技术中描述，在此不再赘述。

本实用新型开路保护电路26包括迟滞门槛检测器261、计时器262、闩锁器263、正负缘检测器264及计数器265。迟滞门槛检测器261在接收到控制信号CTL启动后接收电流检测信号V_SEN。当迟滞门槛检测器261根据电流检测信号V_SEN判断出LED光源5的输出电流I_LED低于门槛值时，表示LED光源5可能发生开路情况，因此输出触发信号V_H。另外，迟滞门槛检测器261可对此门槛值提供上触发点(I_UTP)及下触发点(I_LTP)，上下触发点构成的迟滞区间可防止噪声干扰造成误判。

计时器262电连接迟滞门槛检测器261，在接收到触发信号V_H时开始计时，在接收到重置信号V_R时重新计时，并在计时达到设定时间时结束计时且输出第一闩锁信号V_L1。正负缘检测器264电连接迟滞门槛检测器261及计时器262，在接收到触发信号V_H时检测输出电流I_LED的正缘及负缘，并在检测到输出电流I_LED的负缘时输出重置信号V_R及计次信号V_C。计数器265电连接正负缘检测器264，在接收到计次信号V_C时计数一次，并在计数达到设定次数时结束计数且输出第二闩锁信号V_L2。闩锁器263电连接计时器262及计数器265，在接收到第一闩锁信号V_L1或第二闩锁信号V_L2时输出闩锁信号V_L关闭调光控制器12并进入锁定状态，使后端各项功能组件停止动作，进而控制线性LED驱动电路2关闭并进入锁定状态，直到线性LED驱动电路2的电源关闭后再开启时才解除锁定状态。

图3为图2所示线性LED驱动电路2在调光信号DIM占空比为100%下的时序图，其中，调光信号DIM在时间T1～T6区间占空比才为100%。请参见图2及图3，在时间T1以前，直流电源V_BUS提供额定电压至LED光源5的输入端，但由于运算放大器13并未送出信号控制晶体管14，因此不会有输出电流I_LED产生。在时间T1～T2区间，外部致能信号EN及调光信号DIM送入，晶体管14开始动作且输出电流I_LED达到额定输出。在时间T2～T3区间，假设因直流电源V_BUS发生瞬降而导致输出电流I_LED过低且在时间T3时低于门槛值的下触发点I_LTP。

迟滞门槛检测器261设计在检测到输出电流I_LED降低至低于门槛值的下触发点I_LTP后输出触发信号V_H，然后直到检测到输出电流I_LED上升至高于门槛值的上触发点I_UTP后才会停止输出触发信号V_H。但并非用以限制本实用新型，例如迟滞门槛检测器可设计在检测到输出电流I_LED降低至低于门槛值的上触发点I_UTP后输出触发信号V_H，然后直到检测到输出电流I_LED上升至高于门槛值的下触发点I_LTP后才会停止输出触发信号V_H。需要说明的是，在本实施例中，输出电流I_LED降低至低于门槛值的下触发点I_LTP后即未曾上升至高于门槛值的上触发点I_UTP，但在时间T5时因开路保护电路26进入锁定状态(后面会叙述)，使后端各项功能组件停止动作，其中迟滞门槛检测器261停止动作即会停止输出触发信号V_H，此外后端各项功能组件停止动作当然会使输出电流I_LED变为零。

在时间T3～T4区间，迟滞门槛检测器261输出触发信号V_H来表示输出电流I_LED已低于门槛值，计时器262因接收到触发信号V_H而开始计时，正负缘检测器264因接收到触发信号V_H而检测输出电流I_LED的正缘及负缘。但是，由于在调光信号DIM的占空比为100%条件下，正负缘检测器264只能检测到正缘，不会输出重置信号V_R及计次信号V_C，此条件下主要由计时器262计时以判断是否发生开路情况。

在时间T4时，计时器262计时输出电流I_LED持续低于门槛值的时间达到设定时间(在本例为时间T3～T4之间的时间差值)时，表示LED光源5可被判断发生开路情况，因此计时器262输出第一闩锁信号V_L1至闩锁器263以控制闩锁器263输出闩锁信号V_L。在时间T5时，闩锁器263输出闩锁信号V_L关闭调光控制器12并进入锁定状态，使后端各项功能组件停止动作，其中迟滞门槛检测器261停止动作即会停止输出触发信号V_H，此外后端各项功能组件停止动作当然会使输出电流I_LED变为零。在时间T5～T6区间，直流电源V_BUS因为负载全数关闭而上升，另外虽然致能信号EN及调光信号DIM仍然继续送入，甚至在时间T6后调光信号DIM的占空比小于100%而理应进行调光，但是因为线性LED驱动电路2已进入锁定状态，使得致能信号EN及调光信号DIM失效，除非将线性LED驱动电路2的电源关闭后再开启时才能解除锁定状态。

图4为图2所示线性LED驱动电路2在调光信号DIM占空比小于100%下的时序图。请参见图4，在时间T1～T2区间，直流电源V_BUS提供额定电压至LED光源5的输入端且LED光源5的输出电流I_LED为额定电流，并开始送入调光信号DIM且调光信号DIM的占空比小于100%。假设因直流电源V_BUS发生瞬降而导致输出电流I_LED过低且在时间T2时低于门槛值的下触发点I_LTP。

在时间T2～T3区间，迟滞门槛检测器261输出触发信号V_H来表示输出电流I_LED已低于门槛值，计时器262因接收到触发信号V_H而开始计时，正负缘检测器264因接收到触发信号V_H而检测输出电流I_LED的正缘及负缘。由于计时器262的设定时间远大于调光信号DIM可能的工作周期，因此可知在计时器262计时达到设定时间之前，如果仍然存在输出电流I_LED低于门槛值的情况，那么必定会遇到调光信号DIM占空比的截止期间，此时输出电流I_LED变为零，使得正负缘检测器264会检测到输出电流I_LED的负缘而输出重置信号V_R及计次信号V_C。计时器262因接收到重置信号V_R而将计时归零，而计数器265因接收到计次信号V_C而计数一次，使得此条件下主要由计数器265计数以判断是否发生开路情况。

在时间T3～T4区间，假设仍然存在输出电流I_LED低于门槛值的情况，且在时间T4时计数器265计数次数达到设定次数(在本例为6次)，因此在时间T4时计数器265输出第二闩锁信号V_L2至闩锁器263以控制闩锁器263输出闩锁信号V_L关闭调光控制器12并进入锁定状态，使后端各项功能组件停止动作。在时间T4之后，直流电源V_BUS因为负载全数关闭而上升，另外虽然致能信号EN及调光信号DIM仍然继续送入，但是因为线性LED驱动电路2已进入锁定状态，使得致能信号EN及调光信号DIM失效，除非将线性LED驱动电路2的电源关闭后再开启时才能解除锁定状态。

另外，图2所示计数器265更可设计电连接计时器262，且计数器265根据计时器262计时的时间改变设定次数。如图4所示，正负缘检测器264在时间T2～T4区间正常动作，表示调光信号DIM的占空比小于100%，在第一次检测到输出电流I_LED低于门槛值的情况时(如在时间T2时)，从计时器262开始计时到因接收到重置信号V_R而计时归零的这段时间，即可判断出在输出电流I_LED低于门槛值的情况下调光信号DIM的占空比大小，越大的占空比应当获得越快的保护机制，因此可根据检测计时器262计时的时间来改变计数器265的设定次数。

图5为图2所示开路保护电路26的正负缘检测器264一实施例的电路方块图。请参见图2及图5，正负缘检测器364包括正缘检测器31、负缘检测器32及重置器33，其中，正缘检测器31电连接迟滞门槛检测器261及负缘检测器32，负缘检测器32电连接重置器33及计数器265，重置器33电连接计时器262。正缘检测器31在接收到触发信号V_H时检测输出电流I_LED的正缘，并在检测到输出电流I_LED的正缘时控制负缘检测器32检测输出电流I_LED的负缘，负缘检测器32在检测到输出电流I_LED的负缘时输出计次信号V_C并控制重置器33输出重置信号V_R。

图6为图2所示开路保护电路26的正负缘检测器264另一实施例的电路方块图。请参见图2及图6，正负缘检测器464包括多谐振荡器41及重置器33，其中，多谐振荡器41电连接迟滞门槛检测器261、重置器33及计数器265，重置器33电连接计时器262。多谐振荡器41在接收到触发信号V_H时检测输出电流I_LED的正缘及负缘，并在检测到输出电流I_LED的负缘时输出计次信号V_C并控制重置器33输出重置信号V_R。

综上所述，本实用新型因采用在调光信号的占空比为100%时主要由计时器计时来判断是否发生开路情况，而在调光信号的占空比小于100%时主要由计数器计数来判断是否发生开路情况，两段式的开路保护判断可改善传统仅使用计时器计时所产生的调光信号的占空比限制及直流电源电压爬升或瞬降过长所造成的保护误动作问题，因此确保于LED光源发生开路情况时能正确判断并做出保护动作。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用于限定本实用新型，任何本领域普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.开路保护电路（26），适用于一线性发光二极管驱动电路（2），该线性发光二极管驱动电路（2）用以驱动一发光二极管光源（5），其特征在于包括：

一迟滞门槛检测器（261），在检测到该发光二极管光源（5）的一输出电流（I_LED）低于一门槛值时输出一触发信号（V_H）；

一计时器（262），电连接该迟滞门槛检测器（261），该计时器（262）在接收到该触发信号（V_H）时开始计时，在接收到一重置信号（V_R）时重新计时，并在计时达到一设定时间时结束计时且输出一第一闩锁信号（V_L1）；

一正负缘检测器（264、364、464），电连接该迟滞门槛检测器（261）及该计时器（262），该正负缘检测器（264、364、464）在接收到该触发信号（V_H）时检测该输出电流（I_LED）的正缘及负缘，并在检测到该输出电流（I_LED）的负缘时输出该重置信号（V_R）及一计次信号（V_C）；

一计数器（265），电连接该正负缘检测器（264、364、464），该计数器（265）在接收到该计次信号（V_C）时计数一次，并在计数达到一设定次数时结束计数且输出一第二闩锁信号（V_L2）；及

一闩锁器（263），电连接该计时器（262）及该计数器（265），该闩锁器（263）在接收到该第一闩锁信号（V_L1）或该第二闩锁信号（V_L2）时控制该线性发光二极管驱动电路（2）关闭并进入锁定状态，直到该线性发光二极管驱动电路（2）的电源关闭后再开启时才解除锁定状态。

2.如权利要求1所述的开路保护电路，其中，该计数器（265）还电连接该计时器（262），该计数器（265）根据该计时器（262）计时而得的时间设定该设定次数。

3.如权利要求1所述的开路保护电路，其中，该正负缘检测器（364）包括一正缘检测器（31）、一负缘检测器（32）及一重置器（33），该正缘检测器（31）电连接该迟滞门槛检测器（261）及该负缘检测器（32），该负缘检测器（32）电连接该重置器（33）及该计数器（265），该重置器（33）电连接该计时器（262），该正缘检测器（31）在接收到该触发信号（V_H）时检测该输出电流（I_LED）的正缘，并在检测到该输出电流（I_LED）的正缘时控制该负缘检测器（32）检测该输出电流（I_LED）的负缘，该负缘检测器（32）在检测到该输出电流（I_LED）的负缘时输出该计次信号（V_C）并控制该重置器（33）输出该重置信号（V_R）。

4.如权利要求1所述的开路保护电路，其中，该正负缘检测器（464）包括一多谐振荡器（41）及一重置器（33），该多谐振荡器（41）电连接该迟滞门槛检测器（261）、该重置器（33）及该计数器（265），该重置器（33）电连接该计时器（262），该多谐振荡器（41）在接收到该触发信号（V_H）时检测该输出电流（I_LED）的正缘及负缘，并在检测到该输出电流（I_LED）的负缘时输出该计次信号（V_C）并控制该重置器（33）输出该重置信号（V_R）。

5.如权利要求1所述的开路保护电路，其中，该发光二极管光源（5）适用于一显示装置的一背光源。

6.如权利要求5所述的开路保护电路，其中，该显示装置为一计算机屏幕。

7.如权利要求5所述的开路保护电路，其中，该显示装置为一电视机。

8.如权利要求5所述的开路保护电路，其中，该显示装置为一一体机计算机。