CN202178573U - 一种用于led驱动的尖刺电流保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于LED照明应用领域,涉及一种用于LED驱动的尖刺电流保护电路,包括MOS开关管及其保护电路和负载检测电路,设LED芯片驱动电路输出端为第一电压源,维持MOS开关管开启的电压为第二电压源,负载检测电路包括稳压管、第一三极管和第二三极管,稳压管与第一三极管相串联后接在LED芯片驱动电路输出端,稳压管的负极与第一电压源的正极相接,第一三极管的基极与LED负载的负极及MOS开关管的漏极相接,其发射极接地,第一三极管的集电极与第二三极管的基极相接;第二三极管的集电极与MOS开关管的栅极相接,发射极接地。本实用新型能够在空载后接通LED发光芯片时进行保护,提高LED芯片的使用寿命。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及LED照明应用领域,具体涉及一种LED照明产品在允许空载后接通LED发光芯片的热线保护电路。
背景技术
随着大功率LED(发光二极管)技术的发展,白光LED的发光亮度已经得到了大幅度的提升。凭借其高节能、利环保、寿命长、体积小、发光稳定等特点,大功率白光LED已被应用于室内家居照明、道路照明、商业照明等场所,被誉为继白炽灯、荧光灯之后照明光源的第三次革命。按LED照明产品结构可以分为一体化LED照明产品和采用可更换镇流器的LED照明产品。第一类:一体化的LED照明产品,可以直接替换如白炽灯等传统照明光源,不需要更换灯头、电线等其它照明设施,如LED球泡灯,LED筒灯,LED射灯等。由于这类灯具的驱动电路和LED负载是装在一个不可拆卸的灯具内,所以它们的工作具有同步性,即只要灯具接通电源,LED会立即发光,切断电源,LED会立即熄灭,不存在可允许的空载情况:如驱动电路有电流流过,而LED负载断路。酒店大堂、超市照明也会涉及到一体化LED照明产品。第二类:采用可更换镇流器的LED照明产品。此类LED产品驱动电源常采用模块化的镇流器,即其驱动电源是模块化,可更换的,如LED路灯,LED灯管T8,T12以及壁橱、冰箱类照明。它与一体化照明产品的区别在于,镇流器和LED的工作具有异步性。通常壁橱、冰箱里的镇流器一直处于与电源接通状态,负载为空载状态,而在开区壁橱门或冰箱门等需要照明的操作时,LED负载才会被接通点亮。这类照明产品在不需要照明时,允许驱动镇流器空载。在更换LED路灯和灯管负载时,也可能出现空载后直接连通LED负载的情况。LED应用照明都会面临由驱动电路、环境、温度等因素带来的寿命问题。寿命缩短会加大单位时间的成本投入。
由于LED照明产品都是以驱动电路为依托的发光源,电子线路具有诸多不确定的安全因素,它可能自身损坏,也可能因为非正常输出电流过大等类似情况毁坏LED负载。从驱动电路角度,如何应对影响LED照明寿命的可预见问题,成为LED照明工程领域又一新课题。在LED驱动电路的输出端都有一个大容值的电解电容。大多数LED驱动电路都工作在恒流模式。这就意味着,如果输出不接LED,即空载的时候,驱动电路的输出电压会比接入LED正向导通电压的之和大。如果突然连接上LED,将有一个非常大的尖刺电流流过LED负载,这个尖刺电流甚至可能毁坏LED发光芯片。避免此种情况发生的传统方案有:(1)与LED串联一个NTC(负温度系数的热敏电阻),但是NTC不能承受重复的电流尖刺冲击;(2)设置空载时的输出电压略高于LED正向导通电压之和。但这种方法只适合应用于特定的LED负载;(3)与LED串联一个半导体开关,如图1所示。这种电路的缺点在于:在接通LED负载之前,MOS开关一直处与导通状态,功耗增加。而整个LED照明产品正常工作后,随着环境温度的升高,三极管Q3的基极-发射极电压Vbe将减小,可能导致Q3错误开启,甚至损坏MOS开关管。
实用新型内容
本实用新型的目的在于:针对在允许空载后接通LED发光芯片的照明产品,克服现有技术的上述不足,提供一种简单、有效的热线保护电路,以保证LED照明产品的寿命,减少单位时间投入成本。为此,本实用新型采用如下的技术方案:
一种用于LED驱动的尖刺电流保护电路,所述的保护电路包括与LED负载一起串接在LED芯片驱动电路输出端的MOS开关管和MOS开关管保护电路,设LED芯片驱动电路输出端为第一电压源,维持MOS开关管开启的电压为第二电压源,所述的保护电路还包括负载检测电路,所述的负载检测电路包括稳压管、第一三极管Q2和第二三极管Q4,稳压管与第一三极管Q2相串联后接在LED芯片驱动电路输出端,稳压管的负极与第一电压源的正极相接,第一三极管Q2的基极与LED负载的负极及MOS开关管的漏极相接,第一三极管Q2的发射极接地,第一三极管Q2的集电极与第二三极管Q4的基极相接;第二三极管Q4的集电极与MOS开关管的栅极相接,第二三极管Q4的发射极接地。
作为优选实施方式,所述的MOS开关管保护电路包括第三三极管Q3,所述的第三三极管Q3的基极分两路,一路通过电阻R3接地,另一路通过电容C2连接到MOS开关管的源端,MOS开关管的源端通过电阻接地,第三三极管Q3的集电极接MOS开关管的栅极。
本实用新型的稳压管工作电压高于LED发光芯片正想导通电压降之和,低于驱动电路空载输出电压值,与现有技术相比,其改进之处在于:(1)在所述MOS开光管和驱动电路输出端之间设置一个所述负载检测电路。在驱动电路为空载的情况下,所述MOS开关管为关闭状态,降低功耗。在接通LED发光芯片负载的时,所述负载检测电路开通所述MOS开关管;(2)所述MOS开关管保护电路中设置了关键的隔直流、通交流的电容。避免随着环境温度的升高,三极管Q3的基极-发射极电压Vbe将减小,第四电阻上的低压降可能导致Q3错误开启。
附图说明
图1是现有的尖刺电流保护电路。
图2本实用新型的电路原理图。
图3是采用本实用新型的尖刺电流保护电路后,流过LED负载的尖刺电流(示波器屏幕输出图)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述。
如图2所示,本实用新型的尖刺电流保护电路包括负载检测电路(子电路1)、MOS开关管(子电路2)、以及MOS开关管保护电路(子电路3)几个部分。简化驱动电路输出为第一电压源。维持MOS开关管开启的为第二电压源。
负载检测电路的稳压管D4的负极分两路:一路接驱动电路输出V1的正极,驱动电路输出V1负极接地;另一路接LED发光芯片串D1的正极;稳压管D4的正极经电阻R5、三极管Q4的基极、三极管Q2的集电极、三极管Q2的发射极接地。三极管Q2的基极经电阻R6后分两路,一路接LED发光芯片串D3的负极,一路接MOS开关管Q1的漏端;三极管Q2的发射极接地;三极管Q2的集电极分两路,一路接三极管Q4的基极,另一路经电阻R5接稳压管D4的正极。三极管Q3基极接三极管Q2的集电极;三极管Q4的发射极接地;三极管Q4的集电极分三路:一路经三极管Q3的集电极、三极管Q3的发射极接地,第二路接MOS开关管Q1的栅极,第三路经电阻R1后再分两路,一路经电容C1接地,另一路经电阻R2接第二电压源V2正极,第二电压源V2负极接地。所述MOS开关Q1管保护电路的三极管Q3基极分两路:一路经电阻R3接地,另一路经电容C2后再分两路,一路接MOS开关管Q1的源端,另一路经电阻R4接地;三极管Q3的发射极接地;三极管Q3的集电极接MOS开关管Q1的栅极。
本实用新型的工作原理如下:
LED驱动电路输出为空载的情况下,V1输出的电压超过稳压管D4的稳压值,D4导通。此时,三极管Q4的基极为高电位,Q4处于开启状态。使Q4的集电极与发射极同时为地电位,MOS管Q1的栅极也为地电位,Q1处于关闭状态。如果突然接通LED发光芯片负载(D1、D2、D3),三极管Q2的基极将通过电阻R6变为高电位,开启Q2。同时也拉低Q4的基极电位,使得Q4关闭。此时V2的输出正电压直接加在了MOS开关管Q1的栅极上,使Q1开启导通,驱动电路输出电流流过Q1,经电阻R4,流入地,形成回路。LED发光芯片负载被点亮。
在接通LED负载的瞬间,Q1开启。LED负载电流流经R4(限流电阻),并增加很快。电容C2能探测到此峰值电流,通过R4转换为高电位,使三极管Q3的基极为高电位,开启Q3,同时拉低MOS管的栅极高电压值。较低的MOS管Q1栅极电压让Q1处于高阻抗状态,从而限制了流经Q1漏源两端的电流大小,即限制了此刻流经LED发光芯片负载的尖刺电流值,如图3所示,电流峰值为0.81A,比原始峰值下降了44.14%。
整个电路随后进入正常工作模式,电路的环境温度会上升很多。由于三极管的固有特性,随着环境温度的上升,三极管Q3的基极-发射极电压(Vbe3)会下降。虽然限流电阻R4阻值较小,但是VR4依然存在。假如没有隔直流电容C2的存在,可能出现VR4>Vbe3的情况,从而突然触发开启Q3,拉低MOS管栅极电位,增加MOS管的开关损耗,长时间累积发热可能损坏开关管,并熄灭LED发光芯片。C2的存在可以阻止直流电流流到Q3的基极。当电路正常工作的后,电容C2隔直流的特性让Q3的基极电位一直处于0。无论在恶劣的高温条件下,Q3的基极-发射极电压降低到什么程度,Q3也不会被触发导通。C2只允许脉冲尖刺信电流通过,作用在Q3上,以致关闭Q1去限制LED被尖刺电流所点亮。C2允许可重复的尖刺电流流过。MOS开关管保护电路可重复保护LED发光芯片不被尖刺电流所损坏,并保护MOS开关管。
Claims (2)
1.一种用于LED驱动的尖刺电流保护电路,所述的保护电路包括与LED负载一起串接在LED芯片驱动电路输出端的MOS开关管和MOS开关管保护电路,设LED芯片驱动电路输出端为第一电压源,维持MOS开关管开启的电压为第二电压源,其特征在于,所述的保护电路还包括负载检测电路,所述的负载检测电路包括稳压管、第一三极管(Q2)和第二三极管(Q4),稳压管与第一三极管(Q2)相串联后接在LED芯片驱动电路输出端,稳压管的负极与第一电压源的正极相接,第一三极管(Q2)的基极与LED负载的负极及MOS开关管的漏极相接,第一三极管(Q2)的发射极接地,第一三极管(Q2)的集电极与第二三极管(Q4)的基极相接;第二三极管(Q4)的集电极与MOS开关管的栅极相接,第二三极管(Q4)的发射极接地。
2.根据权利要求1所述的用于LED驱动的尖刺电流保护电路,其特征在于,所述的MOS开关管保护电路包括第三三极管(Q3),所述的第三三极管(Q3)的基极分两路,一路通过电阻(R3)接地,另一路通过电容(C2)连接到MOS开关管的源端,MOS开关管的源端通过电阻接地,第三三极管(Q3)的集电极接MOS开关管的栅极。
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CN2011203284632U CN202178573U (zh) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | 一种用于led驱动的尖刺电流保护电路 |
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