CN202475865U

CN202475865U - Led灯驱动电源保护电路及led灯驱动电源

Info

Publication number: CN202475865U
Application number: CN2012200253514U
Authority: CN
Inventors: 李玉麟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2022-01-19

Abstract

本实用新型公开了一种LED灯驱动电源保护电路，包括：温度检测单元，温度检测单元以负温度系数电阻作为温度监测点，并将温度变化转化为电压变化传输给反馈控制单元，反馈控制单元连接于LED灯驱动电源的输出端与PWM模块之间，用于将反馈信号传输回LED灯驱动电源的PWM模块的控制端。本实用新型还公开了LED灯驱动电源，包括上述LED灯驱动电源保护电路。本实用新型提供的LED灯驱动电源保护电路，其电路结构简单，成本低，具有更精确地实时性控制，能够有效防止电路和LED灯具的不断发热，而且LED灯驱动电源的输出端串接正温度系数电阻，在电源短路时，能够保证LED灯具即使在短路时也不被烧毁，具有更高的安全性。

Description

LED灯驱动电源保护电路及LED灯驱动电源

技术领域

本实用新型涉及LED电源技术领域，具体涉及LED灯驱动电源保护电路及LED灯驱动电源。

背景技术

传统带PFC（Power Factor Correction功率因数电路）功能的LED驱动电源，通常采用两个变压器来实现。一个变压器配一个专门的升压IC来完成升压；另一个变压器配专门的PWM芯片负责电压转换。这种架构的电路，不仅存在元件数量多，成本高的问题，而且占用PCB （Printed circuit board印制电路板）空间大的问题尤为凸显，无法在需要将电源内置于较小腔体内的防爆灯领域应用；对空间有限制的场合，同时还存在着对安规安全距离要求难以满足的问题。

传统的单级PFC架构设计与生产的LED驱动电源，采用单个变压器完成有源功率因数校正APFC（Active Power Factor Correction）及电压变换，普遍存在着功率因数PF偏低，总谐波失真THD(total harmonic distortion)偏高及恒流精度不高现象，难以做到全电压85V-265VAC工作可靠，且常在输入高压220V或以上时开关机易造成电源损坏。特别是其短路保护和过温保护功能不完善，使 LED驱动电源在使用过程中极易损坏，某些环路失控的电源甚至会烧坏灯具。在生产过程中，开环现象会导致输出电压电流不可控，损坏电解电容等元件，造成不必要的浪费。

实用新型内容

本实用新型提供一种LED灯驱动电源保护电路，能够解决LED灯驱动电源的过温保护和短路保护的问题。

本实用新型提供一种LED灯驱动电源保护电路，包括：

温度检测单元，温度检测单元包括负温度系数电阻RT、分压电阻R32、稳压管Z4及二极管D6，其中，负温度系数电阻RT与分压电阻R32串联，负温度系数电阻RT的另一端连接至具有稳定电压输出的电压输出端，分压电阻R32的另一端连接至设备地，稳压管Z4的阴极连接于负温度系数电阻RT与分压电阻R32的串联点，稳压管Z4的阳极连接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接反馈控制单元；

反馈控制单元，连接于LED灯驱动电源的输出端与PWM模块之间，用于将反馈信号传输回LED灯驱动电源的PWM模块。

优选地，所述保护电路还包括一个正温度系数电阻PTC，正温度系数电阻PTC串接在LED灯驱动电源的输出端。

优选地，所述具有稳定电压输出的电压输出端由电阻R26、电容C13、稳压管Z3共同实现，其中，电容C13与稳压管Z3并联，电阻R26连接在LED灯驱动电源输出端和电容C13与稳压管Z3的并联点，电阻R26连接在LED灯驱动电源输出端和电容C13与稳压管Z3的另一端均连接设备地，稳压管Z3的阴极作为电压输出端。

优选地，所述反馈控制单元包括控制芯片U2、电压采样电阻、电流采样电阻和光耦，控制芯片U2分别通过电压采样电阻和电流采样电阻从LED灯驱动电源的输出端获取当前输出的电压值和电流值，控制芯片将反馈信号经光耦传输回LED灯驱动电源的PWM模块。

上述技术方案可以看出，由于本实用新型实施例中温度检测单元仅采用负温度系数电阻对温度进行感测，将电压变化经过稳压管传输至反馈控制单元，电路结构简单，成本低，而且通过温度变化引起的电压变化能够及时通过反馈控制单元传输回LED灯驱动电源的PWM模块，具有更精确地实时性控制，能够有效防止电路和LED灯具的不断发热，而且本实用新型的保护电路中，LED灯驱动电源的输出端串接正温度系数电阻，进一步地避免了输出电流过大，尤其是短路时电流瞬间过大对LED灯具的冲击，能够有效地保证LED灯具及时在短路时也不被烧毁，具有更高的安全性。

本实用新型还提供了一种LED灯驱动电源，该电源包括上述的LED灯驱动电源保护电路。

使用上述保护电路的LED灯驱动电源在电源工作过程中具有更加安全、稳定的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例1中LED灯驱动电源保护电路的电路原理图；

图2是本实用新型实施例1中LED灯驱动电源保护电路中具有稳定电压输出的电压输出端的电路原理图；

图3是本实用新型实施例2中LED灯驱动电源保护电路的电路原理图；

图4是本实用新型实施例3中LED灯驱动电源的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本实用新型实施例提供一种LED灯驱动电源保护电路，包括：

温度检测单元，温度检测单元包括负温度系数电阻RT、分压电阻R32、稳压管Z4及二极管D6，其中，负温度系数电阻RT与分压电阻R32串联，负温度系数电阻RT的另一端（Port端）连接至具有稳定电压输出的电压输出端，分压电阻R32的另一端连接至设备地GND，稳压管Z4的阴极连接于负温度系数电阻RT与分压电阻R32的串联点，稳压管Z4的阳极连接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接反馈控制单元；

具体地，如图2所示，所述具有稳定电压输出的电压输出端由电阻R26、电容C13、稳压管Z3共同实现，其中，电容C13与稳压管Z3并联，电阻R26连接在LED灯驱动电源输出端和电容C13与稳压管Z3的并联点，电阻R26连接在LED灯驱动电源输出端和电容C13与稳压管Z3的另一端均连接设备地，稳压管Z3的阴极作为电压输出端（即Port端）。

下面结合图1、图2对本实用新型实施例中的LED灯驱动电源保护电路的工作原理作出具体介绍。

首先，负温度系数电阻RT作为本保护电路的温度监测点，将负温度系数电阻RT设置在LED灯具的散热设备处或者驱动电源的散热处，这样负温度系数电阻RT便会及时地对LED灯具或驱动电源的温度进行检测；可以理解的是，当驱动电源中输出的电流增大时，驱动电源本身以及被驱动电源供电的LED灯具都会由于电流的提升而造成发热，为了保证对驱动电源及LED灯具的温度的同时监控，温度检测单元中设置两个负温度系数电阻，两个负温度系数电阻串联，然后连接在图1中分压电阻R32与Port端之间，即相当于将图1中的负温度系数电阻RT拆分成两个串联的负温度系数电阻接在电路中，其中一个负温度系数电阻设置在驱动电源的散热处，作为驱动电源中的温度监控点，另一个负温度系数电阻设置在LED灯具的散热装置处，作为LED灯具的温度监控点。

由于在LED灯驱动电源的输出端（LED+端）通过电阻R26将电压分配至稳压管Z3，电容C13能够滤除线路中的干扰信号，防止干扰信号对负温度系数电阻RT的干扰，在稳压管Z3的阴极能够获得稳定的电压输出，并将稳定电压通过Port端输出至负温度系数电阻RT，因此，当负温度系数电阻RT感测到驱动电源或LED灯具的温度上升时，负温度系数电阻RT的阻值会减小，从而负温度系数电阻RT上的分压也随之减小，与之串联的分压电阻R32上的分压则随之增大，当分压电阻R32上的电压大于稳压管Z4的击穿电压后，稳压管Z4被击穿，分压电阻R32上的分压便经过稳压管Z4和二极管D6传输至反馈控制单元，稳压管Z4的反向击穿电压值的选取与温度检测的保护值相对应，即如果对于驱动电源的温度保护值越高则稳压管Z4的反向击穿电压值的选取则越高，二极管D6可以防止与其连接的反馈控制单元的电压或电流反灌回温度检测单元，对其他线路造成影响；可以理解的是，反馈控制单元与LED灯驱动电源的PWM模块连接，当反馈控制单元接收到温度检测单元上的电压变化后，反馈控制单元温度检测单元上的电压变化转化为相应的反馈信号传输至LED灯驱动电源的PWM模块，PWM模块经过内部比较，调整LED灯驱动电源的输出电压。

本实用新型实施例中LED灯驱动电源的保护电路仅采用了负温度系数电阻RT作为温度检测点，而且以稳压管Z4限制温度检测值的高低，相对于现有的驱动电源保护电路，使用的器件大大减少，结构简单易于实现，而且通过反馈控制单元将温度变化转化为电压变化传输回驱动电源的PWM模块，进一步利用了反馈控制单元，提高了器件的利用率。

实施例2：

如图3所示，本实用新型实施例中，LED灯驱动电源保护电路还包括一个正温度系数电阻PTC，正温度系数电阻PTC串接在LED灯驱动电源的输出端（LED+端）。当LED灯驱动电源的输出端发生短路时，在LED+端会产生较大的电流变化，电流会急速拉升，而现有的LED灯驱动电源多采用反馈控制单元对输出端进行检测，即反馈控制单元通过电流采样电阻对LED灯驱动电源的输出端进行电流采样，当输出端电流过大时，反馈控制单元从电流采样电阻处得到电流变化信号，并反馈至LED灯驱动电源的PWM模块，由PWM模块对电源的输出作出调整（关闭工作电源），但是，这种控制方式具有一定的滞后性，是输出端已经产生了大电流才进行反馈控制，不利于第一时间保护LED灯具，因此，本实用新型实施例在LED灯驱动电源的输出端（LED+端）串接正温度系数电阻PTC，当LED+端产生较大电流，如短路电流时，电流增大至平时正常数的2～3倍，此时正温度系数电阻PTC流过的电流是额定电流值的2～3倍，使正温度系数电阻PTC持续发热致使其自身阻值升高，进而短路电流下降并一直保持高阻状态。排除短路现象后，LED灯驱动电源又可正常工作，那么本实用新型实施例中的LED灯驱动电源即使在反馈控制单元未及时将电流增大的信号反馈回LED灯驱动电源的PWM模块，正温度系数电阻PTC也会在第一时间保证LED+端的电流下降到安全范围。

本实用新型实施例中反馈控制单元包括控制芯片U2、电压采样电阻、电流采样电阻和光耦，控制芯片U2分别通过电压采样电阻和电流采样电阻从LED灯驱动电源的输出端获取当前输出的电压值和电流值，控制芯片将反馈信号经光耦传输回LED灯驱动电源的PWM模块的控制端。具体地，如图3所示，R30,C16,R27,R23,R29组成恒流检测电路，电压采样电阻包括R24、R25，电阻R24上的分压作为采样电压传输给控制芯片U2，R30,C16,R27,R23,R29组成恒流检测电路，电流采样电阻R23、R27、R29将采样电流转换为电压传输给控制芯片U2，控制芯片U2对采样电压和/或采样电流所转换的电压与其内部的基准电压做比较，进而控制与控制芯片U2相连的光耦OP1原边两端的电压的大小，从而实现对光耦OP1副边两端电压的控制，最终实现将反馈信号传输回LED灯驱动电源的PWM模块。

本实用新型实施例中LED灯驱动电源保护电路在温度检测单元301、以U2为控制芯片的反馈控制单元及正温度系数电阻PTC的配合下对LED灯驱动电源进行保护，能够实现过温保护及短路保护，使得LED灯驱动电源更加安全稳定。

实施例3：

如图4所示，本实用新型实施例中的LED灯驱动电源包括电压输入电路401、整流电路402、PWM控制电路403、输出整流电路404、输出恒流恒压控制电路、短路保护及过温保护电路组成。而且包括了上述实施例1或实施例2所述的LED灯驱动电源保护电路，输出横流恒压控制电路以上述实施例中反馈控制电路来实现，对整个电源的安全稳定运行具有重要意义。

在输入电路组件中，增加压敏电阻VR1以防制电网中的浪涌（Surge）突波损坏开关MOS管。压敏电阻VR1在遇到浪涌突波干扰时，可以钳位到一定的电压水平，避免开关MOS管和IC元件等承受过高电压损坏。

在整流电路中，在整流桥后需加一个小容量的CBB（聚丙烯）电容滤出杂波和抗干扰，需根据电源设计输出功率决定滤波电容容量，合理的电容取值可以有效提高PF和抗干扰能力。

PWM控制芯片采用传统的CRM非连续模式升压控制芯片，通过以次级电压电流取样反馈到初级的PWM芯片U1内部比较器端，PWM芯片U1同时对输入电压波形的采样进行比较，以跟踪输入电压波形来控制输出Gate电压宽度和频率，并控制开关MOS管通断，使变压器按一定频率和脉宽工作，进而将电压耦合输出到次级变压器，并经整流后便可以驱动LED负载，组成即有PF校正又能变换电压的电路。

由图4可知，本实用新型实施例中的LED灯驱动电源采用实施2所述的LED灯驱动电源保护电路，对电源的过温保护和短路保护提供保证。

本实用新型实施例推出的单级PFC（Power Factor Correction功率因数电路）电源架构设计与生产的LED驱动电源，采用单个变压器完成有源功率因数较正APFC（Active Power Factor Correction）及电压变换。即采用一个变压器便实现功率因数校正和电压变换，元件少，占用空PCB空间小，电源整机成本低，并可以很好地处理安规安全等要求。

美国“能源之星”对LED驱动电源的认证标准（ENERGY STAR Program Requirements for Integral LED Lamps ENERGY STAR Eligibility Criteria,3,2009）规定，民用和商用条件下的功率因数分别不小于0.7和0.9，这是进入美国市场必须达到的硬指标。本实用新型APFC电源架构的LED驱动电源功率因数达到0.996（即99.6%），优于美国“能源之星”标准。

以上对本实用新型实施例所提供的LED灯驱动电源保护电路及LED灯驱动电源进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.LED灯驱动电源保护电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的LED灯驱动电源保护电路，其特征在于：所述保护电路还包括一个正温度系数电阻PTC，正温度系数电阻PTC串接在LED灯驱动电源的输出端。

3.如权利要求1所述的LED灯驱动电源保护电路，其特征在于：所述具有稳定电压输出的电压输出端由电阻R26、电容C13、稳压管Z3共同实现，其中，电容C13与稳压管Z3并联，电阻R26连接在LED灯驱动电源输出端和电容C13与稳压管Z3的并联点，电阻R26连接在LED灯驱动电源输出端和电容C13与稳压管Z3的另一端均连接设备地，稳压管Z3的阴极作为电压输出端。

4.如权利要求1、2或3所述的LED灯驱动电源保护电路，其特征在于：所述反馈控制单元包括控制芯片U2、电压采样电阻、电流采样电阻和光耦，控制芯片U2分别通过电压采样电阻和电流采样电阻从LED灯驱动电源的输出端获取当前输出的电压值和电流值，控制芯片将反馈信号经光耦传输回LED灯驱动电源的PWM模块。

5.LED灯驱动电源，其特征在于：包括如权利要求1至4中任意一项所述的LED灯驱动电源保护电路。