CN208317072U - 一种pwm调光装置及其短路保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PWM调光装置及其短路保护电路，所述电路包括用于检测LED串联组是否短路的短路检测模块以及用于在LED串联组短路时导通的短路保护模块，所述短路检测模块连接电压及电流检测模块、LED串联组、短路保护模块和MOS管的漏极，所述短路保护模块还连接电压及电流检测模块、LED串联组、MOS管的栅极和源极。本实用新型通过利用短路检测模块检测LED串联组是否短路，在检测到LED串联组短路时，重启开关电源后利用短路保护模块快速导通所述MOS管，避免因为调光信号占空比变化导致的MOS管在LED短路时损坏，实现短路保护，而且不影响PWM调光功能，另外增加的器件少，成本影响小。

Description

一种PWM调光装置及其短路保护电路

技术领域

本实用新型涉及LED调光领域，特别涉及一种PWM调光装置及其短路保护电路。

背景技术

PWM调光是目前LED调光中比较主流的一种调光技术。PWM调光电路种类较多，其中一种常用的PWM调光的基本原理，是在LED的负载阴极串入一个MOS管到开关电源输出负端，LED负载的阳极连接开关电源输出正端。然后用一个PWM信号加到MOS管的栅极，通过MOS管的反复开关，来实现LED的调光效果。这种PWM调光电路调光精度高、调光范围大、调光无色偏、线路简单、应用较广泛。

如图1所示，其为现有的PWM调光电路原理图，控制模块通过变压器T、输出整流二极管D、输出滤波电容C输出LED串联组工作所需电压U。电压及电流检测模块用于检测产品输出的电压或者电流，再通过光耦器件OP1反馈至控制模块，实现稳定输出。该PWM调光电路通过一个PWM控制信号控制MOS管V栅极，通过MOS管的反复开关，来实现LED调光效果。这种PWM调光电路调光精度高、调光范围大、调光无色偏、线路简单、应用较广泛。由于MOS管导通电阻极小，对产品效率影响也很小。

当PWM信号输入一个100%占空比的信号时（即MOS管V完全开通），如果LED负载短路，开关电源输出短路保护，开关电源将处于间歇启动状态，直至产品输出短路消除为止，防止产品因负载短路损坏。

当PWM信号输入占空比逐渐降低，MOS管V关断时间逐渐加长，开通时间逐渐缩短。由于MOS管关断时，开关电源输出端相当于开路。如果MOS管V关断时，开关电源启动，那么开关电源将判定为输出短路状态消除，从而输出一个正常工作的电压至输出电容C，输出时间为MOS管V的关断时间，MOS管V的关断时间越长，输出电容C上的电压越高。当MOS管V再次开通时，由于LED负载短路，输出电容C上的能量将通过MOS管V释放，由于MOS管V的导通电阻R极小，所以会形成一个较大的电流，导致MOS管V发热，之后开关电源再次进入短路保护状态。然后，MOS管V再次关断，以此往复。当PWM信号输入占空比低至一定程度时，MOS管关断比例越来越高，开关电源启动后的工作时间越来越长，放电时间越来越短，流过MOS管V的电流会越来越大，MOS管V发热就更加严重。如果MOS管导通期间没能将产品输出电容C上的电压释放完，那么产品可能不会进入短路保护状态，而一直处于工作状态，那么MOS管V就会很快发热损坏。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种PWM调光装置及其短路保护电路，可避免因为PWM信号占空比变化导致的MOS管在LED短路时损坏。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种PWM调光装置的短路保护电路，包括控制模块、变压器、第一二极管、第一电容、第一光耦、LED串联组、MOS管和电压及电流检测模块，所述控制模块连接变压器的第1端和第2端以及第一光耦的第1脚和第2脚，所述变压器的第3端连接第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接第一电容的一端和电压及电流检测模块，所述变压器的第4端连接第一电容的另一端和电压及电流检测模块，所述电压及电流检测模块还连接第一光耦的第3脚和第4脚，还包括用于检测LED串联组是否短路的短路检测模块以及用于在LED串联组短路时导通的短路保护模块，所述短路检测模块连接电压及电流检测模块、LED串联组、短路保护模块和MOS管的漏极，所述短路保护模块还连接电压及电流检测模块、LED串联组MOS管的栅极和源极。

所述的PWM调光装置的短路保护电路中，所述短路检测模块包括第三电阻和第二光耦，所述第三电阻的一端连接电压及电流检测模块和LED串联组的一端，所述第三电阻的另一端连接第二光耦的第1脚，所述第二光耦的第2脚连接LED串联组的另一端和MOS管的漏极，所述第二光耦的第3脚连接电压及电流检测模块，所述第二光耦的第4脚连接短路保护模块。

所述的PWM调光装置的短路保护电路中，所述短路保护模块包括第一电阻、第二电阻、第四电阻和第二二极管，所述第一电阻的一端输入调光信号，所述第一电阻的另一端连接第二二极管的负极、第二电阻的一端和MOS管的栅极，所述第二电阻的另一端连接MOS管的源极和电压及电流检测模块，所述第二二极管的正极连接第四电阻的一端和第二光耦的第4脚，所述第四电阻的另一端连接电压及电流检测模块和LED串联组的一端。

所述的PWM调光装置的短路保护电路中，所述MOS管为NMOS管。

一种PWM调光装置，包括如上所述的PWM调光装置的短路保护电路。

相较于现有技术，本实用新型提供的PWM调光装置及其短路保护电路中，所述电路包括用于检测LED串联组是否短路的短路检测模块以及用于在LED串联组短路时导通的短路保护模块，所述短路检测模块连接电压及电流检测模块、LED串联组、短路保护模块和MOS管的漏极，所述短路保护模块还连接电压及电流检测模块、LED串联组、和MOS管的栅极和源极。本实用新型通过利用短路检测模块检测LED串联组是否短路，在检测到LED串联组短路时，重启开关电源后利用短路保护模块快速导通所述MOS管，避免因为调光信号占空比变化导致的MOS管在LED短路时损坏，实现短路保护，而且不影响PWM调光功能，另外增加的器件少，成本影响小。

附图说明

图1为现有的PWM调光装置的电路原理图。

图2为本实用新型提供的PWM调光装置的短路保护电路的原理图。

具体实施方式

本实用新型提供一种PWM调光装置及其短路保护电路，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图2，本实用新型提供的PWM调光装置的短路保护电路，包括控制模块10、变压器T、第一二极管D1、第一电容C1、第一光耦OP1、LED串联组20、MOS管V和电压及电流检测模块30，所述控制模块10连接变压器T的第1端和第2端以及第一光耦OP1的第1脚和第2脚，所述变压器T的第3端连接第一二极管D1的正极，所述第一二极管D1的负极连接第一电容C1的一端和电压及电流检测模块30，所述变压器T的第4端连接第一电容C1的另一端和电压及电流检测模块30，所述电压及电流检测模块30还连接第一光耦OP1的第3脚和第4脚，所述控制模块10通过变压器T、第一二极管D1、第一电容C1输出LED串联组20工作所需的电压，电压及电流检测模块30用于检测产品输出的电压或者电流，再通过第一光耦OP1反馈至控制模块10，实现稳定输出，所述MOS管V通过反复开关实现LED串联组20的调光，具体的，所述MOS管为NMOS管。

进一步来说，请继续参阅图2，所述PWM调光装置的短路保护电路还包括短路检测模块40和短路保护模块50，所述短路检测模块40连接电压及电流检测模块30、LED串联组20、短路保护模块50和MOS管V的漏极，所述短路保护模块50还连接电压及电流检测模块30、LED串联组20、MOS管V的栅极和源极，其中所述控制模块10和电压及电流检测模块30的具体电路原理均为现有技术，在此不再对其进行详细描述。

具体来说，所述短路检测模块40用于检测LED串联组是否短路，在所述LED串联组20正常工作时，所述短路检测模块40导通，PWM调光装置正常工作，在所述LED串联组20短路时，所述短路检测模块40不导通，从而检测出LED串联组短路；所述短路保护模块50用于在LED串联组20短路时导通，在所述LED串联组20正常工作时，所述短路保护模块50被所述短路检测模块40短路不工作，在所述LED串联组20短路时，所述短路保护模块50导通，将所述第一电容C1上的电压拉低，实现短路保护，当开关电源重启时，由于所述短路保护模块50的存在，MOS管V很快导通，使得开关电源再次进入短路保护状态，从而避免因为调光信号占空比变化导致的MOS管在LED短路时损坏，实现短路保护。

请继续参阅图2，所述短路检测模块40包括第三电阻R3和第二光耦OP2，所述第三电阻R3的一端连接电压及电流检测模块30和LED串联组20的一端，所述第三电阻R3的另一端连接第二光耦OP2的第1脚，所述第二光耦OP2的第2脚连接LED串联组20的另一端和MOS管V的漏极，所述第二光耦OP2的第3脚连接电压及电流检测模块30，所述第二光耦OP2的第4脚连接短路保护模块50。

具体来说，正常工作时，LED串联组20的两端有较高电压，此时第三电阻R3和第二光耦OP2的发光侧导通，第二光耦的接收侧开通，短路保护模块50不实现短路保护功能，PWM调光正常工作；当LED串联组20短路时，LED串联组20两端的电压为0，此时第二光耦OP2的发光侧和第三电阻R3不导通，第二光耦OP2的接收侧关断，从而实现LED串联组20的短路检测。

进一步来说，请继续参阅图2，所述短路保护模块50包括第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4和第二二极管D2，所述第一电阻R1的一端输入调光信号，所述第一电阻R1的另一端连接第二二极管D2的负极、第二电阻R2的一端和MOS管V的栅极，所述第二电阻R2的另一端连接MOS管V的源极和电压及电流检测模块30，所述第二二极管D2的正极连接第四电阻R4的一端和第二光耦OP2的第4脚，所述第四电阻R4的另一端连接电压及电流检测模块30和LED串联组20的一端。

具体来说，正常工作时，LED串联组20的两端有较高电压，此时第三电阻R3和第二光耦OP2的发光侧导通，第二光耦OP2的接收侧开通，图2中A点的电位接近0V，通过第二二极管D1后，对图2中B点的电位无影响，此时调光信号通过第一电阻R1给到MOS管V1，通过控制MOS管的关断来实现调光功能；当LED串联组20短路时，LED串联组20的两端电压为0，此时第二光耦OP2的发光侧和第三电阻R3不导通，第二光耦OP2的接收侧关断。第四电阻R4、第二二极管D2和第二电阻R2导通，B点电位升高，MOS管V导通，将输出电容C上的电压拉低，开关电源输出短路保护。当开关电源重启时，由于第四电阻R4、第二二极管D2和第二电阻R2的存在，MOS管V很快导通，开关电源又会进入短路保护状态，开关电源的重启基本与调光信号无关，从而避免了因为调光信号占空比变化导致的MOS管V在LED串联组20短路时损坏，而且不影响PWM调光功能，另外增加的器件少，成本影响小，同时在短路保护恢复时可以自动重启。

基于上述PWM调光装置的短路保护电路，本实用新型还相应的提供一种PWM调光装置，包括如上所述的PWM调光装置的短路保护电路，由于上文已对PWM调光装置的短路保护电路进行详细描述，在此不再赘述。

综上所述，本实用新型提供的PWM调光装置及其短路保护电路中，所述电路包括用于检测LED串联组是否短路的短路检测模块以及用于在LED串联组短路时导通的短路保护模块，所述短路检测模块连接电压及电流检测模块、LED串联组、短路保护模块和MOS管的漏极，所述短路保护模块连接电压及电流检测模块、LED串联组和MOS管的栅极和漏极。本实用新型通过利用短路检测模块检测LED串联组是否短路，在检测到LED串联组短路时，重启开关电源后利用短路保护模块快速导通所述MOS管，避免因为调光信号占空比变化导致的MOS管在LED短路时损坏，实现短路保护，而且不影响PWM调光功能，另外增加的器件少，成本影响小。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种PWM调光装置的短路保护电路，包括控制模块、变压器、第一二极管、第一电容、第一光耦、LED串联组、MOS管和电压及电流检测模块，所述控制模块连接变压器的第1端和第2端以及第一光耦的第1脚和第2脚，所述变压器的第3端连接第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接第一电容的一端和电压及电流检测模块，所述变压器的第4端连接第一电容的另一端和电压及电流检测模块，所述电压及电流检测模块还连接第一光耦的第3脚和第4脚，其特征在于，还包括用于检测LED串联组是否短路的短路检测模块以及用于在LED串联组短路时导通的短路保护模块，所述短路检测模块连接电压及电流检测模块、LED串联组、短路保护模块和MOS管的漏极，所述短路保护模块还连接电压及电流检测模块、LED串联组、MOS管的栅极和源极。

2.根据权利要求1所述的PWM调光装置的短路保护电路，其特征在于，所述短路检测模块包括第三电阻和第二光耦，所述第三电阻的一端连接电压及电流检测模块和LED串联组的一端，所述第三电阻的另一端连接第二光耦的第1脚，所述第二光耦的第2脚连接LED串联组的另一端和MOS管的漏极，所述第二光耦的第3脚连接电压及电流检测模块，所述第二光耦的第4脚连接短路保护模块。

3.根据权利要求2所述的PWM调光装置的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护模块包括第一电阻、第二电阻、第四电阻和第二二极管，所述第一电阻的一端输入调光信号，所述第一电阻的另一端连接第二二极管的负极、第二电阻的一端和MOS管的栅极，所述第二电阻的另一端连接MOS管的源极和电压及电流检测模块，所述第二二极管的正极连接第四电阻的一端和第二光耦的第4脚，所述第四电阻的另一端连接电压及电流检测模块和LED串联组的一端。

4.根据权利要求3所述的PWM调光装置的短路保护电路，其特征在于，所述MOS管为NMOS管。

5.一种PWM调光装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任意一项所述的PWM调光装置的短路保护电路。