CN203279303U - 大功率led驱动器及其升压变换器保护电路 - Google Patents

Abstract

升压变换器保护电路，包括比较器、基准电压产生模块、第一电子开关、第二电子开关、第一电阻和电流检测模块；比较器的同相端通过连接直流电源产生基准电压模块，比较器的反相端连接第二电子开关的输出端，比较器的输出端连接第一电子开关的控制端；第一电子开关的输入端连接第二电子开关的控制端，第一电子开关的输出端接地；第二电子开关的控制端连接直流电源，第二电子开关的输出端通过电流检测模块接地，第二电子开关的输出端通过第一电阻连接第二电子开关的控制端，第二电子开关的输入端连接大功率 LED 组件。上述实用新型可对升压变换器进行短路，过流保护。本实用新型还涉及一种大功率 LED 驱动器。

Description

大功率LED驱动器及其升压变换器保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种大功率LED驱动器及其升压变换器保护电路。

背景技术

LED路灯一般采用大功率LED组件作为光源，其由LED驱动器驱动，LED驱动器一般包括升压变换器（BOOST变换器）和整流电路。当大功率LED组件出现短路故障时，负载短路所产生的大电流过大，容易烧毁变换器，严重时会导致电源起火，从而引起火灾，存在重大的安全隐患。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在于提供一种大功率LED驱动器及其升压变换器保护电路，其对升压变换器进行过流保护。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种升压变换器保护电路，其包括比较器、用于产生一基准电压的基准电压产生模块、第一电子开关、第二电子开关、第一电阻和电流检测模块；该比较器的反相端通过基准电压产生模块连接一直流电源，该比较器的同相端连接第二电子开关的输出端，该比较器的输出端连接第一电子开关的控制端；该第一电子开关的输入端连接该第二电子开关的控制端，该第一电子开关的输出端接地；该第二电子开关的控制端连接该直流电源，该第二电子开关的输出端通过电流检测模块接地，该第二电子开关的输出端通过第一电阻连接第二电子开关的控制端，该第二电子开关的输入端连接负载的电压输出端，负载的电压输入端通过整流电路和升压变换电路连接直流电源；其中，当第一电子开关的控制端接收到高电平信号时，该第一电子开关的输入端和输出端之间导通，当第一电子开关的控制端接收到低电平信号时，该电子开关的输入端和输出端之间截止；当第二电子开关的控制端接收到高电平信号时，该第二电子开关的输入端和输出端之间导通，当第二电子开关的控制端接收到低电平信号时，该第二电子开关的输入端和输出端之间截止。

基准电压产生模块包括稳压管、第二电阻、第三电阻和第四电阻；该直流电源依次通过该第二电阻、第三电阻和第四电阻接地，该比较器的反相端连接于第三电阻和第四电阻的分压点；该稳压管的阴极连接第二电阻和第三电阻之间的节点，该稳压管的阳极接地。

电流检测模块包括第五电阻和第六电阻；该第二电子开关的输出端通过第五电阻接地，还通过第六电阻接地。

该第一电子开关为三极管，该第一电子开关的控制端为三极管的基极，该第一电子开关的输入端为三极管的集电极，该第一电子开关的输入端为三极管的发射极。

该升压变换器保护电路还包括第七电阻、第八电阻和第一电容；该比较器的输出端通过第七电阻连接三极管的基极，该三极管的基极通过第八电阻和第一电容接地，该比较器的同相端连接第八电阻和第一电容之间的节点。

该第二电子开关为场效应管，该第二电子开关的控制端为场效应管的栅极，该第二电子开关的输入端为场效应管的漏极，该第二电子开关的输出端为场效应管的源极。

该升压变换器保护电路还包括第九电阻至第十一电阻、第二电容和第三电容；该场效应管的栅极通过第九电阻连接该直流电源；该比较器的同相端通过第十电阻连接第二电阻和第三电阻之间的节点，还通过第十一电阻连接第二电子开关的输出端；该比较器的同相端还通过第二电容接地；该比较器的反相端通过第三电容连接第二电阻和第三电阻之间的节点。

本实用新型还包括以下技术方案：

一种大功率LED驱动器，其包括升压变换电路、整流电路、保护电路、PWM控制电路和恒流电路；升压变换器保护电路包括比较器、用于产生一基准电压的基准电压产生模块、第一电子开关、第二电子开关、第一电阻和电流检测模块；该比较器的反相端通过基准电压产生模块连接一直流电源，该比较器的同相端连接第二电子开关的输出端，该比较器的输出端连接第一电子开关的控制端；该第一电子开关的输入端连接该第二电子开关的控制端，该第一电子开关的输出端接地；该第二电子开关的控制端连接该直流电源，该第二电子开关的输出端通过电流检测模块接地，该第二电子开关的输出端通过第一电阻连接第二电子开关的控制端，该第二电子开关的输入端连接大功率LED组件的电压输出端，大功率LED组件的电压输入端通过整流电路和升压变换电路连接直流电源；其中，当第一电子开关的控制端接收到高电平信号时，该第一电子开关的输入端和输出端之间导通，当第一电子开关的控制端接收到低电平信号时，该电子开关的输入端和输出端之间截止；当第二电子开关的控制端接收到高电平信号时，该第二电子开关的输入端和输出端之间导通，当第二电子开关的控制端接收到低电平信号时，该第二电子开关的输入端和输出端之间截止；该第二电子开关的输出端通过电流检测模块和恒流电路连接PWM控制电路。

基准电压产生模块包括稳压管、第二电阻、第三电阻和第四电阻；电流检测模块包括第五电阻和第六电阻；该直流电源依次通过该第二电阻、第三电阻和第四电阻接地，该比较器的反相端连接于第三电阻和第四电阻之间的节点；该稳压管的阴极连接第二电阻和第三电阻之间的节点，该稳压管的阳极接地；该第二电子开关的输出端通过第五电阻接地，还通过第六电阻接地。

该第一电子开关为三极管，该第一电子开关的控制端为三极管的基极，该第一电子开关的输入端为三极管的集电极，该第一电子开关的输入端为三极管的发射极；

该升压变换器保护电路还包括第七电阻、第八电阻和第一电容；该比较器的输出端通过第七电阻连接三极管的基极，该三极管的基极通过第八电阻和第一电容接地，该比较器的同相端连接第八电阻和第一电容之间的节点；

该第二电子开关为场效应管，该第二电子开关的控制端为场效应管的栅极，该第二电子开关的输入端为场效应管的漏极，该第二电子开关的输出端为场效应管的源极；

该升压变换器保护电路还包括第九电阻至第十一电阻、第二电容和第三电容；该场效应管的栅极通过第九电阻连接该直流电源；该比较器的同相端通过第十电阻连接第二电阻和第三电阻之间的节点，还通过第十一电阻连接第二电子开关的输出端；该比较器的同相端还通过第二电容接地；该比较器的反相端通过第三电容连接第二电阻和第三电阻之间的节点。

升压变换电路包括电感、场效应管和第二电阻；交流电源通过电感连接场效应管的漏极，场效应管的栅极通过第二电阻接地，场效应管的源极接地。

整流电路包括电容、第二电阻和二极管；电容的一端连接场效应管的漏极，电容的另一端通过电阻连接二极管的阴极，还连接大功率LED组件的电压输入端，二极管的阳极连接场效应管的漏极。

PWM控制电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容至第三电容、第一二极管、第二二极管和处理器；该处理器的比较端通过第三电阻和第三电容连接其反馈端，还连接第一二极管的阳极，第一二极管的阳极连接恒流电路；处理器的检测端通过第八电阻接地，还通过第七电阻连接其时钟端，该处理器的时钟端通过第一电容接地，还通过第六电阻连接其基准电压端，该处理器的电压端通过电阻连接直流电源，还通过电容接地；该处理器的输出端通过第三电阻的连接升压变换电路的场效应管的源极，还连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极连接场效应管的源极。

该恒流电路包括第二比较器、电容、第二电阻至第六电阻；该第二比较器的输出端连接PWM控制电路，该第二比较器的同相端通过第三电阻连接PWM控制电路的处理器的基准电压端，还通过第六电阻和第五电阻接地，该第二比较器的反相端通过第四电阻连接场效应管的源极，还通过第二电阻和电容连接第二比较器的输出端。

本实用新型的有益效果如下：

上述实用新型在负载如大功率LED组件出现短路故障或由于PWM控制电路失效时，所产生的大电流流第二电子开关，使得电流检测模块的电压瞬间升高，该高电压输入至比较器的同相端，此时，由于比较器的同相端的电压大于反相端的基准电压，该比较器的输出端输出高电平信号至第一电子开关的控制端，使得第一电子开关导通，进而将第二电子开关的控制端拉低接地，从而使得第二电子开关截止，电流检测模块的高电压将瞬间通过第一电子开关流入地，如此，即可避免持续的大电流烧毁升压变换电路。

电流检测模块的高电压瞬间通过第一电子开关流入地后，由于该比较器的反相端的电压大于同相端的电压，该比较器的输出端输出低电平信号至第一电子开关的控制端，使得第一电子开关截止，进而使得第二电子开关的控制端上拉至直流电源，以使得第二电子开关导通，从而使得大功率LED组件恢复正常工作。

附图说明

图1为本实用新型大功率LED驱动器的较佳实施方式的模块示意图；

图2为图1的大功率LED驱动器的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

请参见图1和图2，本实用新型涉及一种大功率LED驱动器，其较佳实施方式包括升压变换电路30、整流电路40、保护电路50、PWM控制电路20和恒流电路60。

该升压变换电路30包括比较器U2、三极管Q2、场效应管Q3、稳压管ZD1、电阻R8至R17、电阻R30以及电容C4至C5。

该比较器U2的反相端通过电阻R8和电阻R14连接一直流电源VCC，还通过电阻R9接地，该比较器U2的反相端还通过电容C6连接电阻R8和电阻R14之间的节点。该比较器U2的同相端通过电阻R10连接电阻R8和电阻R14之间的节点，还通过电阻R11连接场效应管Q3的源极，该比较器U2的同相端还通过电容C4接地，还通过电容C5接地。稳压管ZD1的阴极连接电阻R8和电阻R14之间的节点，稳压管ZD1的阳极接地。该比较器U2的输出端通过电阻R13连接三极管Q2的基极，三极管Q2的基极通过电阻R12连接该比较器U2的同相端，三极管Q2的源极接地，三极管Q2的集电极通过电阻R15连接该直流电源VCC，还通过电阻R16连接场效应管Q3的源极，场效应管Q3的源极通过电阻R17接地，还通过电阻R30接地，场效应管Q3的漏极连接大功率LED组件70的电压输出端。该大功率LED组件70的电压输入端依次通过整流电路40和升压变换电路30连接一交流电源。该场效应管Q3的源极还通过恒流电路60连接PWM控制电路20。

大功率LED组件出现短路故障或由于PWM控制电路20失效的瞬间将可能产生大电流，该大电流流经场效应管Q3，使得电阻R17和电阻R30的电压信号瞬间升高，该高电压信号通过电阻R11输入至比较器U2的同相端，此时，由于比较器U2的同相端的电压大于反相端的电压，该比较器U2的输出端输出高电平信号至三极管Q2的基极，使得三极管Q2导通，进而将场效应管Q3的栅极拉低接地，从而使得场效应管Q3截止，电阻R17和电阻R30用于电流检测，上面过电流产生的电压反馈给比较器U2和PWM控制电路20，如此，即可避免持续的大电流烧毁升压变换电路30。

流过电阻R17和电阻R30的电流所产生的压降为电压信号，由于该比较器U2的反相端的电压大于同相端的电压，该比较器U2的输出端输出低电平信号至三极管Q2的基极，使得三极管Q2截止，进而使得场效应管Q3的栅极上拉至直流电源VCC，以使得场效应管Q3导通，从而使得大功率LED组件恢复正常工作。

本实施例中，稳压管ZD1、电阻R8、电阻R9和电阻R14构成一用于产生基准电压的基准电压产生模块。其他实施例中，该基准电压产生模块可由若干电阻以串联或/和并联的方式获得，以产生实际需要的基准电压。

电阻R17和电阻R30构成一用于检测瞬间大电流的电流检测模块，其他实施例中，该电流检测模块可根据需要检测的大电流由若干电阻以串联或/和并联的方式组成。

该三极管Q2可为其他的电子开关如场效应管，甚至其他电子开关芯片，电子开关的控制端相当于三极管Q2的基极，电子开关的输入端相当于三极管Q2的集电极，电子开关的输出端相当于三极管Q2的发射极。当电子开关的控制端接收到高电平信号时，该电子开关的输入端和输出端之间导通，当电子开关的控制端接收到低电平信号时，该电子开关的输入端和输出端之间截止。

该场效应管Q3可为其他的电子开关如三极管，甚至其他电子开关芯片，电子开关的控制端相当于场效应管Q3的栅极，电子开关的输入端相当于场效应管Q3的漏极，电子开关的输出端相当于场效应管Q3的源极。当电子开关的控制端接收到高电平信号时，该电子开关的输入端和输出端之间导通，当电子开关的控制端接收到低电平信号时，该电子开关的输入端和输出端之间截止。电子开关的导通和截止频率取决于比较器U2的同相端在电流检测模块上电压信号的自检振荡频率，从而在PWM升压电路部分出现故障时，也能保持电子开关上的线性电流恒定。

升压变换电路30包括电感L1、场效应管Q1和电阻R3。交流电源通过电感L1连接场效应管Q1的漏极，场效应管Q1的栅极通过电阻R3接地，场效应管Q1的源极接地。

整流电路40包括电容C1、电阻R4和二极管D2。电容C1的一端连接场效应管Q1的漏极，电容C2的另一端通过电阻连接二极管D2的阴极，还连接大功率LED组件的电压输入端，二极管D2的阳极连接场效应管Q1的漏极。

PWM控制电路20包括电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R18至R20、电容C7、电容C2、电容C8、二极管D3、二极管D1和处理器U1。该处理器U1的比较端COMP通过电阻R2和电容C8连接其反馈端VFB，还连接二极管D3的阳极，二极管D3的阳极连接恒流电路60。处理器U1的检测端CS通过电阻R20接地，还通过电阻R19连接其时钟端OSC，该处理器U1的时钟端OSC通过电容C7接地，还通过电阻R8连接其基准电压端VREF，该处理器U1的电压端VCC2通过电阻R1连接直流电源VCC，还通过电容C2接地。该处理器U1的输出端OUT通过电阻R5的连接升压变换电路30的场效应管Q1的源极，还连接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极连接场效应管Q1的源极。

该恒流电路60包括比较器U3、电容C9、电阻R21至R25。该比较器U3的输出端连接PWM控制电路20的二极管D3的阴极，该比较器U3的同相端通过电阻R22连接PWM控制电路20的处理器U1的基准电压端VREF，还通过电阻25和电阻R24接地，该比较器U3的反相端通过电阻R23连接场效应管Q3的源极，还通过电阻R21和电容C9连接比较器U3的输出端。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种升压变换器保护电路，其特征在于：其包括比较器、用于产生一基准电压的基准电压产生模块、第一电子开关、第二电子开关、第一电阻和电流检测模块；该比较器的反相端通过基准电压产生模块连接一直流电源，该比较器的同相端连接第二电子开关的输出端，该比较器的输出端连接第一电子开关的控制端；该第一电子开关的输入端连接该第二电子开关的控制端，该第一电子开关的输出端接地；该第二电子开关的控制端连接该直流电源，该第二电子开关的输出端通过电流检测模块接地，该第二电子开关的输出端通过第一电阻连接第二电子开关的控制端，该第二电子开关的输入端连接负载的电压输出端，负载的电压输入端通过整流电路和升压变换电路连接直流电源；其中，当第一电子开关的控制端接收到高电平信号时，该第一电子开关的输入端和输出端之间导通，当第一电子开关的控制端接收到低电平信号时，该电子开关的输入端和输出端之间截止；当第二电子开关的控制端接收到高电平信号时，该第二电子开关的输入端和输出端之间导通，当第二电子开关的控制端接收到低电平信号时，该第二电子开关的输入端和输出端之间截止。

2.如权利要求1所述的升压变换器保护电路，其特征在于：基准电压产生模块包括稳压管、第二电阻、第三电阻和第四电阻；该直流电源依次通过该第二电阻、第三电阻和第四电阻接地，该比较器的反相端连接于第三电阻和第四电阻的分压点；该稳压管的阴极连接第二电阻和第三电阻之间的节点，该稳压管的阳极接地。

3.如权利要求2所述的升压变换器保护电路，其特征在于：电流检测模块包括第五电阻和第六电阻；该第二电子开关的输出端通过第五电阻接地，还通过第六电阻接地。

4.如权利要求1、2或3所述的升压变换器保护电路，其特征在于：该第一电子开关为三极管，该第一电子开关的控制端为三极管的基极，该第一电子开关的输入端为三极管的集电极，该第一电子开关的输入端为三极管的发射极。

5.如权利要求4所述的升压变换器保护电路，其特征在于：该升压变换器保护电路还包括第七电阻、第八电阻和第一电容；该比较器的输出端通过第七电阻连接三极管的基极，该三极管的基极通过第八电阻和第一电容接地，该比较器的同相端连接第八电阻和第一电容之间的节点。

6.如权利要求1、2或3所述的升压变换器保护电路，其特征在于：该第二电子开关为场效应管，该第二电子开关的控制端为场效应管的栅极，该第二电子开关的输入端为场效应管的漏极，该第二电子开关的输出端为场效应管的源极。

7.如权利要求6所述的升压变换器保护电路，其特征在于：该升压变换器保护电路还包括第九电阻至第十一电阻、第二电容和第三电容；该场效应管的栅极通过第九电阻连接该直流电源；该比较器的同相端通过第十电阻连接第二电阻和第三电阻之间的节点，还通过第十一电阻连接第二电子开关的输出端；该比较器的同相端还通过第二电容接地；该比较器的反相端通过第三电容连接第二电阻和第三电阻之间的节点。

8.一种大功率LED驱动器，其特征在于：其包括升压变换电路、整流电路、保护电路、PWM控制电路和恒流电路；升压变换器保护电路包括比较器、用于产生一基准电压的基准电压产生模块、第一电子开关、第二电子开关、第一电阻和电流检测模块；该比较器的反相端通过基准电压产生模块连接一直流电源，该比较器的同相端连接第二电子开关的输出端，该比较器的输出端连接第一电子开关的控制端；该第一电子开关的输入端连接该第二电子开关的控制端，该第一电子开关的输出端接地；该第二电子开关的控制端连接该直流电源，该第二电子开关的输出端通过电流检测模块接地，该第二电子开关的输出端通过第一电阻连接第二电子开关的控制端，该第二电子开关的输入端连接大功率LED组件的电压输出端，大功率LED组件的电压输入端通过整流电路和升压变换电路连接直流电源；其中，当第一电子开关的控制端接收到高电平信号时，该第一电子开关的输入端和输出端之间导通，当第一电子开关的控制端接收到低电平信号时，该电子开关的输入端和输出端之间截止；当第二电子开关的控制端接收到高电平信号时，该第二电子开关的输入端和输出端之间导通，当第二电子开关的控制端接收到低电平信号时，该第二电子开关的输入端和输出端之间截止；该第二电子开关的输出端通过电流检测模块和恒流电路连接PWM控制电路。

9.如权利要求10所述的大功率LED驱动器，其特征在于：基准电压产生模块包括稳压管、第二电阻、第三电阻和第四电阻；电流检测模块包括第五电阻和第六电阻；该直流电源依次通过该第二电阻、第三电阻和第四电阻接地，该比较器的反相端连接于第三电阻和第四电阻之间的节点；该稳压管的阴极连接第二电阻和第三电阻之间的节点，该稳压管的阳极接地；该第二电子开关的输出端通过第五电阻接地，还通过第六电阻接地。

10.如权利要求9所述的大功率LED驱动器，其特征在于：该第一电子开关为三极管，该第一电子开关的控制端为三极管的基极，该第一电子开关的输入端为三极管的集电极，该第一电子开关的输入端为三极管的发射极；

该升压变换器保护电路还包括第七电阻、第八电阻和第一电容；该比较器的输出端通过第七电阻连接三极管的基极，该三极管的基极通过第八电阻和第一电容接地，该比较器的同相端连接第八电阻和第一电容之间的节点；

该第二电子开关为场效应管，该第二电子开关的控制端为场效应管的栅极，该第二电子开关的输入端为场效应管的漏极，该第二电子开关的输出端为场效应管的源极；

该升压变换器保护电路还包括第九电阻至第十一电阻、第二电容和第三电容；该场效应管的栅极通过第九电阻连接该直流电源；该比较器的同相端通过第十电阻连接第二电阻和第三电阻之间的节点，还通过第十一电阻连接第二电子开关的输出端；该比较器的同相端还通过第二电容接地；该比较器的反相端通过第三电容连接第二电阻和第三电阻之间的节点。

11.如权利要求8所述的大功率LED驱动器，其特征在于：升压变换电路包括电感、场效应管和第二电阻；交流电源通过电感连接场效应管的漏极，场效应管的栅极通过第二电阻接地，场效应管的源极接地。

12.如权利要求8所述的大功率LED驱动器，其特征在于：整流电路包括电容、第二电阻和二极管；电容的一端连接场效应管的漏极，电容的另一端通过电阻连接二极管的阴极，还连接大功率LED组件的电压输入端，二极管的阳极连接场效应管的漏极。

13.如权利要求8所述的大功率LED驱动器，其特征在于：PWM控制电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容至第三电容、第一二极管、第二二极管和处理器；该处理器的比较端通过第三电阻和第三电容连接其反馈端，还连接第一二极管的阳极，第一二极管的阳极连接恒流电路；处理器的检测端通过第八电阻接地，还通过第七电阻连接其时钟端，该处理器的时钟端通过第一电容接地，还通过第六电阻连接其基准电压端，该处理器的电压端通过电阻连接直流电源，还通过电容接地；该处理器的输出端通过第三电阻的连接升压变换电路的场效应管的源极，还连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极连接场效应管的源极。

14.如权利要求8所述的大功率LED驱动器，其特征在于：该恒流电路包括第二比较器、电容、第二电阻至第六电阻；该第二比较器的输出端连接PWM控制电路，该第二比较器的同相端通过第三电阻连接PWM控制电路的处理器的基准电压端，还通过第六电阻和第五电阻接地，该第二比较器的反相端通过第四电阻连接场效应管的源极，还通过第二电阻和电容连接第二比较器的输出端。