CN204559960U - 一种过压保护电路、驱动芯片及电源模块 - Google Patents

一种过压保护电路、驱动芯片及电源模块 Download PDF

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许煌樟
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Abstract

本实用新型公开了一种过压保护电路、驱动芯片及电源模块，过压保护电路与过压调节电阻连接，过压保护电路包括参考电压产生单元、斜坡产生单元和电压比较单元，所述参考电压产生单元、斜坡产生单元、电压比较单元依次连接；所述参考电压产生单元外接过压调节电阻，用于根据过压调节电阻产生第一参考电压，根据寄生电流升高第一参考电压的电压值；所述斜坡产生单元用于产生斜坡信号，所述斜坡信号的起始电压等于第一参考电压；第一参考电压升高使起始电压升高；所述电压比较单元将斜坡信号与内置的第二参考电压进行比较获得过压保护信号；起始电压升高缩短了斜坡信号上升到第二参考电压的时间，从而缩短了过压保护时间，避免了漏电灭灯的现象。

Description

一种过压保护电路、驱动芯片及电源模块
技术领域
本实用新型涉及输出过压保护技术领域，尤其涉及的是一种过压保护电路、驱动芯片及电源模块。
背景技术
随着LED驱动市场的不断发展，LED驱动方案的保护机制的类型也越来越多。其中，LED输出过压保护就是其中一种。为了满足不同的系统需求、即不同的负载LED灯串数，可将芯片专用引脚外接电阻并设置为可调模式，通过该电阻来调节系统的过压保护阈值。
例如，图1为现有典型的过压保护阈值可调的非隔离型LED系统的电路图。驱动芯片通过其ROVP引脚上的连接的到地电阻R01来调节LED过压保护阈值。图1中左边的虚线（长虚线）示出在系统整机应用中、存在线电压到ROVP引脚的寄生漏电通路，其导致流过电阻R01的电流I0由芯片电流I1和寄生电流I2组成。
请一并参阅图2，其为图1中的过压保护电路的电路图。图1中的寄生电流I2会引起流出驱动芯片的芯片电流I1减小，导致为电容C01充电的电流I3减小，进一步导致在PFM信号为低时，OVP信号需要更长时间才可翻转为高，即过压保护时间更长。更长的过压保护时间意味着更低的过压保护阈值，故在正常的LED应用中，系统的寄生电流I2会降低过压保护阈值，导致LED灯数固定的情况下无法正常开启。
可见，现有LED驱动芯片可调过压保护阈值的过压保护电路还有待于改进和发展。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种过压保护电路、驱动芯片及电源模块，旨在解决现有过压保护电路中由于寄生漏电流入过压调节电路而引起的LED灯灭的问题。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种过压保护电路，与过压调节电阻连接，其包括参考电压产生单元、斜坡产生单元和电压比较单元，所述参考电压产生单元、斜坡产生单元、电压比较单元依次连接；所述参考电压产生单元外接过压调节电阻，用于根据过压调节电阻产生第一参考电压，根据寄生电流升高第一参考电压的电压值；所述斜坡产生单元用于产生斜坡信号，所述斜坡信号的起始电压等于第一参考电压；所述电压比较单元将斜坡信号与内置的第二参考电压进行比较获得过压保护信号。
所述的过压保护电路中，所述参考电压产生单元包括第一电流源和运算放大器；所述运算放大器的同向输入端连接第一电流源的一端、还通过过压调节电阻接地，运算放大器的输出端连接其反向输入端和斜坡产生单元，所述第一电流源的另一端连接电源端。
所述的过压保护电路中，所述斜坡产生单元包括第二电流源、开关管和电容；所述开关管的栅极输入该过压保护电路内部的控制信号，开关管的源极连接运算放大器的输出端，开关管的漏极连接电容的正极、第二电流源的一端和电压比较单元，所述电容的负极接地，所述第二电流源的另一端连接电源端。
所述的过压保护电路中，所述开关管为NMOS管。
所述的过压保护电路中，所述电压比较单元包括第三电流源、比较器和第二电阻；所述比较器的反向输入端连接第二电流源的一端、电容的正极和开关管的漏极，比较器的同向输入端连接第三电流源的一端、还通过第二电阻接地，比较器的输出端连接驱动电路。
一种驱动芯片，与过压调节电阻连接，包括驱动电路和高压功率管，其还包括所述的过压保护电路，所述过压保护电路、驱动电路、高压功率管依次连接；所述过压保护电路的第1端为驱动芯片的VCC脚，过压保护电路的第2端连接驱动电路，过压保护电路的第3端为驱动芯片的ROVP脚，所述ROVP脚外接过压调节电阻到地。
一种电源模块，包括整流单元、供电单元、负载单元和过压调节电阻，其还包括所述的驱动芯片，所述供电单元连接整流单元和负载单元，驱动芯片的 VCC脚连接供电单元，驱动芯片的 Drain脚连接负载单元，驱动芯片的 ROVP脚通过过压调节电阻接地，驱动芯片的GND脚接地，驱动芯片的CS脚通过采样电阻接地。
相较于现有技术，本实用新型提供的过压保护电路、驱动芯片及电源模块，所述过压保护电路与过压调节电阻连接，包括依次连接的参考电压产生单元、斜坡产生单元和电压比较单元；所述参考电压产生单元外接过压调节电阻，用于根据过压调节电阻产生第一参考电压；根据寄生电流升高第一参考电压的电压值；所述斜坡产生单元用于产生斜坡信号，所述斜坡信号的起始电压等于第一参考电压；所述电压比较单元将斜坡信号与内置第二参考电压进行比较获得过压保护信号；第一参考电压升高使起始电压升高，起始电压升高缩短了斜坡信号上升到第二参考电压的时间，也即是缩短了过压保护时间，提高了输出负载过压保护阈值，进而避免了漏电灭灯的现象。
附图说明
图1是现有典型的过压保护阈值可调的非隔离型LED系统的电路图。
图2是图1中的过压保护电路的电路图。
图3是本实用新型提供的过压保护电路应用实施例的结构框图。
图4是本实用新型提供的过压保护电路的电路图。
图5是本实用新型提供的过压保护电路的仿真波形图。
图6是本实用新型提供的电源模块的电路图。
具体实施方式
本实用新型提供一种过压保护电路、驱动芯片及电源模块，能避免LED系统由于整机漏电而引起的LED灯灭现象。为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请同时参阅图3和图4，本实用新型提供的过压保护电路100与过压调节电阻Rext连接，其包括参考电压产生单元110、斜坡产生单元120和电压比较单元130，所述参考电压产生单元110、斜坡产生单元120、电压比较单元130依次连接。所述参考电压产生单元110外接过压调节电阻Rext，用于根据过压调节电阻Rext产生具有较大电流能力的第一参考电压VA1；有寄生电流流过过压调节电阻Rext时，输出电压值升高的第一参考电压VA1。所述斜坡产生单元120用于产生斜坡信号VC1，斜坡信号VC1的起始电压等于第一参考电压VA1；第一参考电压VA1升高使起始电压升高。所述电压比较单元130将斜坡信号VC1与内置的第二参考电压Vref进行比较获得过压保护信号OVP；起始电压升高缩短了斜坡信号VC1上升到第二参考电压Vref的时间，也即是缩短了过压保护时间，提高了输出负载过压保护阈值，进而避免了漏电灭灯的现象。
本实施例中，所述参考电压产生单元110包括第一电流源Is1和运算放大器A1；所述运算放大器A1的同向输入端连接第一电流源Is1的一端、还通过过压调节电阻Rext接地，运算放大器A1的输出端连接其反向输入端和斜坡产生单元，所述第一电流源Is1的另一端连接电源端VCC。
所述第一电流源Is1的电流通过过压调节电阻Rext，产生检测电压VREF1；检测电压VREF1经所述运算放大器A1缓冲后得到电压值相同、但电流驱动能力更大的第一参考电压VA1。当寄生电流I2流入过压调节电阻Rext时，会导致检测电压VREF1变高，从而使第一参考电压VA1变高。
所述斜坡产生单元120包括第二电流源Is2、开关管M1和电容C1；所述开关管M1的栅极输入该过压保护电路内部的控制信号PFM，开关管M1的源极连接运算放大器A1的输出端，开关管M1的漏极连接电容C1的正极、第二电流源Is2的一端和电压比较单元130，所述电容C1的负极接地，所述第二电流源Is2的另一端连接电源端VCC。
其中，所述开关管M1为NMOS管。当控制信号PFM为高电平时，所述开关管M1打开，所述电容C1开始放电直到斜坡信号VC1的电压值等于第一参考电压VA1（即参考电压产生单元110的输出）为止。当PFM信号为低电平时，所述开关管M1关断，所述第二电流源Is2立即对电容C1充电，斜坡信号VC1的电压值从第一参考电压VA1的电压开始线性上升。这样就形成了以第一参考电压VA1的电压值为起始点（也即是斜坡信号VC1中的各个电压最低点）的斜坡信号VC1。
所述电压比较单元130包括第三电流源Is3、比较器A2和第二电阻R2；所述比较器A2的反向输入端连接第二电流源Is2的一端、电容C1的正极和开关管M1的漏极，比较器A2的同向输入端连接第三电流源Is3的一端、还通过第二电阻R2接地，比较器A2的输出端连接驱动电路。
所述第三电流源Is3的电流通过所述第二电阻R2，从而内部产生第二参考电压Vref。所述比较器A2将所述斜坡信号VC1与第二参考电压Vref进行比较，获得过压保护信号OVP。
请一并参阅图5，从控制信号PFM从高变低，也就是从电容C1开始充电到所述比较器A2输出的过压保护信号OVP从高变低、所需的时间即为LED系统的过压保护时间。采用上述过压保护电路，寄生电流I2流入所述过压调节电阻Rext时，导致第一参考电压VA1升高（为VA1_H）。第一参考电压VA1升高进一步导致斜坡信号VC1充电的起始电压升高（为VC1_H），以致于斜坡信号VC1上升到第二参考电压Vref的时间减小，最后导致过压保护时间变小，如图5所示的从tOVP变为tOVP_H。tOVP是第一参考电压VA1为低时的过压保护时间， tOVP_H是第一参考电压VA1为高时的过压保护时间，tOVP_H小于tOVP。可见图4中所述电容C1的充电时的起始电压越高（也即是图5中第一参考电压VA1越高，LED系统的过压保护时间越短，越短的过压保护时间意味着越高的系统保护电压，越高的系统保护电压意味着输出可以承受更大的负载，也就是可驱动更多的LED灯数。
由此可见，采用本实施例提供的过压保护电路，通过利用运算放大器A1，过压调节电阻Rext及第一电流源Is1产生的第一参考电压VA1作为电容C1充电的起始电压，实现了即使存在漏电通路到过压调节电阻Rext（即存在寄生电流I2），也能缩短斜坡信号VC1上升到内置第二参考电压Vref的时间，减小过压保护时间，提高输出负载过压保护阈值，进而避免了漏电灭灯的现象。
基于上述的过压保护电路，本实用新型实施例还提供一种驱动芯片10，请同时参阅图3、图4和图6，所述驱动芯片10包括上述的过压保护电路100、驱动电路200和高压功率管Q。过压保护电路100、驱动电路200、高压功率管Q依次连接。其中，所述过压保护电路的第1端（即图4中的电源端VCC）为驱动芯片10的VCC脚，过压保护电路的第2端（即图4中比较器A2的输出端）连接驱动电路200，过压保护电路的第3端（即图4中运算放大器A1的同向输入端）为驱动芯片10的ROVP脚，所述ROVP脚外接过压调节电阻Rext到地。
当有寄生电流I2流入过压调节电阻Rext时，所述过压保护电路减小过压保护时间，从而避免了LED系统中由于整机漏电而引起的LED灯灭现象。
需要理解的是，驱动电路200和高压功率管Q为现有技术，其内部结构、连接关系以及与驱动芯片10的引脚关系如图6所示，此处不作详述。
基于上述的驱动芯片10，本实用新型实施例还提供一种电源模块，所述电源模块包括驱动芯片10、整流单元20、供电单元30、负载单元40、采样电阻Rcs和过压调节电阻Rext。所述供电单元30连接整流单元20和负载单元40，驱动芯片10的 VCC脚连接供电单元30，驱动芯片10的 Drain脚连接负载单元40，驱动芯片10的 ROVP脚通过过压调节电阻Rext接地，驱动芯片10的GND脚接地，驱动芯片10的CS脚通过采样电阻Rcs接地。
所述交流电AC经过整流单元20整流后通过供电单元30给驱动芯片10供电。驱动芯片10驱动负载单元40。
需要理解的是，上述整流单元、供电单元、负载单元为现有技术，此处对其内部电路结构及连接关系不作详述。
综上所述，本实用新型提供的过压保护电路、驱动芯片及电源模块，所述过压保护电路通过利用运算放大器，过压调节电阻及第一电流源产生的第一参考电压作为电容充电的起始电压，实现了即使存在寄生电流也能缩短斜坡信号上升到内置第二参考电压的时间，减小过压保护时间，提高输出负载过压保护阈值，进而避免了漏电灭灯的现象。
应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种过压保护电路，与过压调节电阻连接，其特征在于，包括参考电压产生单元、斜坡产生单元和电压比较单元，所述参考电压产生单元、斜坡产生单元、电压比较单元依次连接；所述参考电压产生单元外接过压调节电阻，用于根据过压调节电阻产生第一参考电压，根据寄生电流升高第一参考电压的电压值；所述斜坡产生单元用于产生斜坡信号，所述斜坡信号的起始电压等于第一参考电压；所述电压比较单元将斜坡信号与内置的第二参考电压进行比较获得过压保护信号。
2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述参考电压产生单元包括第一电流源和运算放大器；所述运算放大器的同向输入端连接第一电流源的一端、还通过过压调节电阻接地，运算放大器的输出端连接其反向输入端和斜坡产生单元，所述第一电流源的另一端连接电源端。
3.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述斜坡产生单元包括第二电流源、开关管和电容；所述开关管的栅极输入该过压保护电路内部的控制信号，开关管的源极连接运算放大器的输出端，开关管的漏极连接电容的正极、第二电流源的一端和电压比较单元，所述电容的负极接地，所述第二电流源的另一端连接电源端。
4.根据权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关管为NMOS管。
5.根据权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述电压比较单元包括第三电流源、比较器和第二电阻；所述比较器的反向输入端连接第二电流源的一端、电容的正极和开关管的漏极，比较器的同向输入端连接第三电流源的一端、还通过第二电阻接地，比较器的输出端连接驱动电路。
6.一种驱动芯片，与过压调节电阻连接，包括驱动电路和高压功率管，其特征在于，还包括如权利要求1-5任一所述的过压保护电路，所述过压保护电路、驱动电路、高压功率管依次连接；所述过压保护电路的第1端为驱动芯片的VCC脚，过压保护电路的第2端连接驱动电路，过压保护电路的第3端为驱动芯片的ROVP脚，所述ROVP脚外接过压调节电阻到地。
7.一种电源模块，包括整流单元、供电单元、负载单元、采样电阻和过压调节电阻，其特征在于，还包括如权利要求6所述的驱动芯片，所述供电单元连接整流单元和负载单元，驱动芯片的 VCC脚连接供电单元，驱动芯片的 Drain脚连接负载单元，驱动芯片的 ROVP脚通过过压调节电阻接地，驱动芯片的GND脚接地，驱动芯片的CS脚通过采样电阻接地。
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CN109152142A (zh) * 2018-09-25 2019-01-04 杰华特微电子（杭州）有限公司 开关电源及led驱动电路
CN114337211A (zh) * 2022-03-08 2022-04-12 深圳英集芯科技股份有限公司 临界值振荡控制装置、设备及无线耳机

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