CN206164075U - 一种短路保护电路及开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种短路保护电路，包括：输出电流反馈引脚连接端、第一二极管、分压电路、第一开关管和低压触发保护引脚连接端；所述输出电流反馈引脚连接端连接所述第一二极管的正极；所述分压电路包括高压输入端、接地端和分压结点；所述高压输入端连接所述第一二极管的负极，所述接地端接地，所述分压结点连接所述第一开关管的控制端；所述第一开关管的第一端连接所述低压触发保护引脚连接端；所述第一开关管的第二端接地。本实用新型还公开了一种使用上述短路保护电路的开关电源电路。实施本实用新型，能在负载短路时停止输出，进而保护调光开关管。

Description

一种短路保护电路及开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别地，涉及一种短路保护电路及开关电源电路。

背景技术

在电子产品中，白光LED越来越多地被使用作为显示屏的背光源。近年来，许多产品设计者希望白光LED的光亮度在不同的应用场合能作相应的变化。因此，在LED驱动电源的两个输出端之间，除了连接LED负载，还添加了开关管控制流过LED负载的电流。通过开关管的开关特性将输出电流斩波，使LED光源不断地开启和关闭，即可通过调节开关管的占空比改变LED的光特性。为了实现恒流，通常还接入采样电阻，即LED负载、开关管和采样电阻串联后并联于驱动电源的输出端之间，采集采样电阻两端的电压，以此调整输出电流以达到恒流的目的。

但这种驱动电源存在缺陷，当LED负载短路时，输出电压由开关管承受，开关管容易因为功耗过大损坏。同时电流瞬间通过LED负载、开关管和采样电阻，采样电阻两端会形成很高的电压尖峰，开关管也容易损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种短路保护电路及开关电源电路，能在负载短路时停止输出，进而保护调光开关管。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种短路保护电路，包括：输出电流反馈引脚连接端、第一二极管、分压电路、第一开关管和低压触发保护引脚连接端；

所述输出电流反馈引脚连接端连接所述第一二极管的正极；

所述分压电路包括高压输入端、接地端和分压结点；所述高压输入端连接所述第一二极管的负极，所述接地端接地，所述分压结点连接所述第一开关管的控制端；

所述第一开关管的第一端连接所述低压触发保护引脚连接端；所述第一开关管的第二端接地。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型提供的短路保护电路，当输出电流反馈引脚连接端上有高电流尖峰时，能使第一二极管导通，将高压加载在分压电路上，分压结点的电压将第一开关管导通，从而使低压触发保护引脚连接端接地，触发保护机制。应用于开关电源电路时，LED负载短路时，电解瞬间通过LED负载、调光开关管和输出电流采样电阻放电，使第一开关管导通，以低压触发开关电源芯片关闭输出，从而保护调光开关管。

进一步地，所述分压电路还包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端连接所述高压输入端，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述接地端。

进一步地，所述短路保护电路还包括第一电容，所述第一电容的第一端连接所述第一开关管的控制端，所述第一电容的第二端接地。

进一步地，所述第一开关管为N型场效应管；

所述N型场效应管的栅极为所述第一开关管的控制端，所述N型场效应管的漏极为所述第一开关管的第一端，所述N型场效应管的源极为所述第一开关管的第二端。

本实用新型还提供一种开关电源电路，包括电源输入端、电压转换电路、LED负载输入端、LED负载输出端、第二开关管、采样电阻、开关电源芯片、PWM控制电路和如上所述的短路保护电路；

所述开关电源芯片包括低压触发保护引脚、驱动输出引脚、输出电流反馈引脚；

所述电压转换电路包括电压转换输入端、电压转换输出端和开关控制端；所述电源输入端连接所述电压转换输入端，所述电压转换输出端连接所述LED负载输入端；所述开关电源芯片的驱动输出引脚连接所述开关控制端；

所述LED负载输出端连接所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端连接所述采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端接地；所述PWM控制电路的输出端连接所述第二开关管的控制端；所述采样电阻的第一端连接所述输出电流反馈引脚；

所述短路保护电路的输出电流反馈引脚连接端连接所述采样电阻的第一端；所述低压触发保护引脚连接端连接所述低压触发保护引脚。

本实用新型提供的开关电源电路，LED负载短路时，电解瞬间通过LED负载、调光开关管和输出电流采样电阻放电，使第一开关管导通，以低压触发开关电源芯片关闭输出，从而保护调光开关管。

进一步地，所述电压转换电路为非隔离型电压转换电路。

进一步地，所述电压转换电路还包括电感、第二二极管、第三开关管和第二电容；

所述电感的第一端连接所述电压转换输入端，所述电感的第二端连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极连接所述电压转换输出端；

所述第三开关管的控制端连接所述开关控制端，所述第三开关管的第一端连接所述第二二极管的正极，所述第三开关管的第二端接地；

所述第二电容的第一端连接所述电压转换输出端，所述第二电容的第二端接地。

进一步地，所述开关电源电路还包括第三二极管，所述第三二极管的正极连接所述采样电阻的第一端，所述第三二极管的负极连接所述采样电阻的第二端。

附图说明

图1是本实用新型提供的短路保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型提供的开关电源电路的一个实施例的结构示意图；

图3是图2所示的开关电源电路中的短路保护电路的结构示意图。

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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，是本实用新型提供的短路保护电路的结构示意图；本实用新型提供的短路保护电路，包括：输出电流反馈引脚连接端FB1、第一二极管D1、分压电路101、第一开关管Q1和低压触发保护引脚连接端OVP1；

输出电流反馈引脚连接端FB1连接第一二极管D1的正极；

分压电路101包括高压输入端、接地端和分压结点；所述高压输入端连接第一二极管D1的负极，接地端接地，分压结点连接第一开关管Q1的控制端；

第一开关管Q1的第一端连接低压触发保护引脚连接端OVP1；所述第一开关管Q1的第二端接地。

当输出电流反馈引脚连接端FB1上有高电流尖峰时，第一二极管D1导通，将高压加载在分压电路101上，分压结点的电压将第一开关管Q1导通，从而使低压触发保护引脚连接端OVP1接地，即获得低压，触发保护机制。

参见图2，是本实用新型提供的开关电源电路的一个实施例的结构示意图；本实施例的开关电源电路，包括电源输入端VBL、电压转换电路201、LED负载输入端LED+、LED负载输出端LED-、第二开关管Q2、采样电阻、开关电源芯片U1、PWM控制电路202和短路保护电路203；其中，采样电阻包括电阻RS1～RS3，短路保护电路203采用上述以低压触发保护机制的短路保护电路。

开关电源芯片U1包括低压触发保护引脚OVP、驱动输出引脚GATE、输出电流反馈引脚FB；本领域技术人员可知，低压触发保护引脚OVP用于在接收到低压信号时，关闭驱动输出引脚GATE的输出；输出电流反馈引脚FB用于接收输出电流的采样信息，以使开关电源芯片U1根据采样信息调整驱动输出引脚GATE的输出，达到恒流或恒压的目的；

电压转换电路201包括电压转换输入端、电压转换输出端和开关控制端；所述电源输入端连接所述电压转换输入端，所述电压转换输出端连接所述LED负载输入端；开关电源芯片U1的驱动输出引脚GATE连接所述开关控制端；即开关电源芯片U1的驱动输出引脚GATE控制电压转换电路中的开关；

LED负载输出端LED-连接第二开关管Q2的第一端，第二开关管Q2的第二端连接采样电阻的第一端，采样电阻的第二端接地；PWM控制电路202的输出端VOUT连接第二开关管Q2的控制端；采样电阻的第一端连接输出电流反馈引脚FB；本实施例的开关电源电路，电源输入端的电信号经电压转换电路后，输出电压经LED负载、第二开关管Q2、采样电阻后接地；PWM控制电路202控制第二开关管，显然，PWM控制电路202通过调整第二开关管Q2的占空比，可改变输出电流的有效值，改变LED负载的光特性；

短路保护电路203的输出电流反馈引脚连接端FB1连接采样电阻的第一端；低压触发保护引脚连接端OVP1连接低压触发保护引脚OVP。LED负载短路时，电解瞬间通过LED负载、调光开关管(即第二开关管Q2)和输出电流采样电阻RS1～RS3放电，使第一开关管导通，以低压触发开关电源芯片关闭输出，从而保护第二开关管。

由于开关电源电路输出部分的短路保护电路需要连接到输入部分的开关电源芯片的引脚，即需要共地，因此本实施例的电压转换电路为非隔离型电压转换电路。在其中一种可选实施方式中，电压转换电路201还包括电感L1、第二二极管D2、第三开关管Q3和第二电容C2；

电感L1的第一端连接电压转换输入端，电感L2的第二端连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极连接电压转换输出端；

第三开关管Q3的控制端连接开关控制端，第三开关管Q3的第一端连接第二二极管D2的正极，第三开关管Q2的第二端接地；优选地，第三开关管Q2的第二端通过第四电阻R4接地，可采集第四电阻的第一端的电压作为反馈信息，传输至开关电源芯片U1的输入电流反馈引脚CS，以使开关电源芯片U1根据反馈信息调整GATE引脚的输出；

第二电容C2的第一端连接电压转换输出端，第二电容C2的第二端接地。

上述的电压转换电路为BOOST升压电路，能实现升压效果。在其他实施方式中，可根据实际需求采用其他拓扑结构的电压转换电路替换BOOST升压电路。

在其中一种可选实施方式中，开关电源电路还包括第三二极管D3，所述第三二极管D3的正极连接所述采样电阻的第一端，所述第三二极管D3的负极连接所述采样电阻的第二端。第三二极管D3能避免输出短路时大电流流经采样电阻，烧坏采样电阻。

参见图3，是图2所示的开关电源电路中的短路保护电路203的结构示意图。短路保护电路采用图1的以低压触发保护机制的短路保护电路，因此，其实现短路保护的工作原理在次不再赘述。

短路保护电路203中的分压电路还包括第一电阻R1和第二电阻R2；第一电阻R1的第一端连接高压输入端，第一电阻R1的第二端连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接接地端。在其他实施方式中，可以采用其他元件和结构实现分压以达到更好的电路效果，比如使用稳压管和电阻实现分压。

此外，短路保护电路203还包括第一电容C1，第一电容C1的第一端连接第一开关管C1的控制端，第一电容C1的第二端接地。第一电容C1为第一开关管Q1的控制端滤波。

作为一种优选实施方式，第一开关管Q1为N型场效应管；

所述N型场效应管的栅极G为第一开关管Q1的控制端，N型场效应管的漏极D为第一开关管Q1的第一端，N型场效应管的源极S为第一开关管Q1的第二端。在其他实施方式中，第一开关管Q1还可以替换为NPN型三极管或其它三端控制开关器件或其派生器件，在不同的应用场合中，视实际电路的功耗、成本、驱动功率以及与开关管的驱动控制元件参数匹配等要求合理选用和设置，选用和设置开关管是现有技术的常用设计过程，在此不进行赘述。

本实用新型提供的短路保护电路，当输出电流反馈引脚连接端上有高电流尖峰时，能使第一二极管导通，将高压加载在分压电路上，分压结点的电压将第一开关管导通，从而使低压触发保护引脚连接端接地，触发保护机制。应用于开关电源电路时，LED负载短路时，电解瞬间通过LED负载、调光开关管和输出电流采样电阻放电，使第一开关管导通，以低压触发开关电源芯片关闭输出，从而保护调光开关管。

以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种短路保护电路，其特征在于，包括：输出电流反馈引脚连接端、第一二极管、分压电路、第一开关管和低压触发保护引脚连接端；

所述输出电流反馈引脚连接端连接所述第一二极管的正极；

所述分压电路包括高压输入端、接地端和分压结点；所述高压输入端连接所述第一二极管的负极，所述接地端接地，所述分压结点连接所述第一开关管的控制端；

所述第一开关管的第一端连接所述低压触发保护引脚连接端；所述第一开关管的第二端接地。

2.如权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述分压电路还包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端连接所述高压输入端，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述接地端。

3.如权利要求1或2所述的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护电路还包括第一电容，所述第一电容的第一端连接所述第一开关管的控制端，所述第一电容的第二端接地。

4.如权利要求1或2所述的短路保护电路，其特征在于，所述第一开关管为N型场效应管；

所述N型场效应管的栅极为所述第一开关管的控制端，所述N型场效应管的漏极为所述第一开关管的第一端，所述N型场效应管的源极为所述第一开关管的第二端。

5.一种开关电源电路，其特征在于，包括电源输入端、电压转换电路、LED负载输入端、LED负载输出端、第二开关管、采样电阻、开关电源芯片、PWM 控制电路和如权利要求1至4任一项所述的短路保护电路；

所述开关电源芯片包括低压触发保护引脚、驱动输出引脚、输出电流反馈引脚；

所述电压转换电路包括电压转换输入端、电压转换输出端和开关控制端；所述电源输入端连接所述电压转换输入端，所述电压转换输出端连接所述LED负载输入端；所述开关电源芯片的驱动输出引脚连接所述开关控制端；

所述LED负载输出端连接所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端连接所述采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端接地；所述PWM控制电路的输出端连接所述第二开关管的控制端；所述采样电阻的第一端连接所述输出电流反馈引脚；

所述短路保护电路的输出电流反馈引脚连接端连接所述采样电阻的第一端；所述低压触发保护引脚连接端连接所述低压触发保护引脚。

6.如权利要求5所述的开关电源电路，其特征在于，所述电压转换电路为非隔离型电压转换电路。

7.如权利要求5所述的开关电源电路，其特征在于，所述电压转换电路还包括电感、第二二极管、第三开关管和第二电容；

所述电感的第一端连接所述电压转换输入端，所述电感的第二端连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极连接所述电压转换输出端；

所述第三开关管的控制端连接所述开关控制端，所述第三开关管的第一端连接所述第二二极管的正极，所述第三开关管的第二端接地；

所述第二电容的第一端连接所述电压转换输出端，所述第二电容的第二端接地。

8.如权利要求5至7任一项所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路还包括第三二极管，所述第三二极管的正极连接所述采样电阻的第一端，所述第三二极管的负极连接所述采样电阻的第二端。