CN210743551U - 驱动电压保护电路及驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种驱动电压保护电路，包括：开关管，用于根据控制信号控制负载电压输入路径的通断；开关控制模块，用于根据采样电流提供控制信号，其中，开关控制模块包括第一电压输出路径、第二电压输出路径和二极管，第一电压输出路径输出第一控制信号，控制开关管断开负载的电压输入路径；第二电压输出路径输出第二控制信号，控制开关管连通负载的电压输入路径；二极管的阳极与第一电压输出路径的输出端连接，阴极分别与第二电压输出路径的输出端和开关管的栅极连接。本实用新型还提供了一种驱动装置。对电流的响应速度快，能够更快的切断负载的电压输入路径，更好的对负载提供供电保护。

Description

驱动电压保护电路及驱动装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种驱动电压保护电路及驱动装置。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种近年来应用广泛的半导体器件，其可以将电能转化为光能。LED具有发光效率高、体积小、功耗低、使用寿命长、安全可靠和环保节能等特点，因此逐渐应用在液晶显示中，作为背光源使用。但LED灯的自身特性决定了其驱动电源不能采用和白炽灯相同的供电电源，必须采用驱动电路，以满足LED工作时所需要的驱动要求，从而最大限度地发挥LED的性能，减少故障率。

在应用有LED的设备中通常会使用保护器件，该保护器件基本上用于避免电流过载以及可能由此引起的任何损坏。

在现有技术中，通常是采用保险丝来保护LED的部分电流，但是也会有以下情况的出现：保险丝未被烧断，此时驱动芯片IC已经被烧坏；负载短路误接，造成内部保险丝熔断，需要拆盒子才能更换保险丝，较为麻烦。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种驱动电压保护电路及驱动装置，对电流的响应速度快，能够更快的切断负载的电压输入路径，更好的对负载提供供电保护。

根据本实用新型提供的一种驱动电压保护电路，包括：开关管，位于电压输入端与负载之间，用于根据控制信号控制负载的电压输入路径的通断；以及开关控制模块，第一输入端与电压输入端连接，第二输入端与开关管的源极连接，输出端与开关管的栅极连接，用于根据采样电流提供控制信号，其中，开关控制模块包括第一电压输出路径、第二电压输出路径和二极管，控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，第一电压输出路径输出第一控制信号，控制开关管断开负载的电压输入路径；第二电压输出路径输出第二控制信号，控制开关管连通负载的电压输入路径；二极管的阳极与第一电压输出路径的输出端连接，阴极分别与第二电压输出路径的输出端和开关管的栅极连接。

优选地，驱动电压保护电路还包括：采样电阻，位于电压输入端与开关管的源极之间，用于提供采样电流。

优选地，第一电压输出路径包括：第二电阻和第三电阻，第二电阻和第三电阻依次串联于开关管的源极与接地端之间，第二电阻和第三电阻的连接节点与二极管的阳极连接。

优选地，第二电压输出路径包括：第四电阻和三极管，三极管的发射极通过第五电阻与电压输入端连接，基极与开关管的源极连接，集电极与二极管的阴极连接，以输出第二控制信号。

优选地，开关控制模块还包括：限流电阻，位于二极管的阴极与开关管的栅极之间。

优选地，三极管为N沟道三极管。

优选地，开关管为PMOS晶体管。

根据本实用新型提供的一种驱动装置，包括：负载，一端接地；供电电路，与负载的另一端连接，用于提供为负载提供供电电压；以及如上述的驱动电压保护电路，连接于供电电路的电压输出端与负载之间，用于为负载提供供电保护。

优选地，负载为容性负载和阻性负载的其中任一。

优选地，供电电路包括电源芯片和驱动芯片的其中任一。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在负载的电压输入端设置了开关管以及相应的开关控制模块，由该开关控制模块采用负载电流，利用负载电流的瞬变进而控制负载的电压输入路径的通断，对电流的响应速度快，能够更快的切断负载的电压输入路径。同时，开关控制模块包括由二极管连接的第一电压输出路径和第二电压输出路径，在负载电流发生瞬变时通过改变二极管阴极的电压进而就可以实现对开关管的通断控制，电路结构更加简单，响应速度更快。

设置限流电阻，节省了开关管的导通功耗。

本实用新型所公开的驱动电压保护电路可应用于任何有电源驱动的电源电路，可以为容性负载和阻性负载提供很好的供电保护。

应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出本实用新型实施例提供的一种驱动装置的结构示意图；

图2示出图1中驱动电压保护电路的结构框图；

图3示出本实用新型实施例提供的驱动电压保护电路的电路结构图；

图4示出本实用新型提供的驱动电压保护电路的第一应用实施例示意图；

图5示出本实用新型提供的驱动电压保护电路的第二应用实施例示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

下面，参照附图对本实用新型进行详细说明。

图1示出本实用新型实施例提供的一种驱动装置的结构示意图。

如图1所示，在本实施例中，驱动装置100包括供电电路110、驱动电压保护电路120以及负载130。

供电电路110用于为负载130提供供电电压。

本实施例中，供电电路110包括但不限于任意为负载提供工作电压的电源芯片或驱动芯片，例如供电电路110还可以是电压发生装置。

负载130的一端接收供电电压，另一端接地。

进一步地，本实施例中，负载130为容性负载和阻性负载的其中之一

驱动电压保护电路120连接于供电电路110的电压输出端与负载 130之间，用于为负载130提供供电保护。

驱动电压保护电路120输入端与供电电路110的电压输出端连接，输出端与负载130的输入端连接。在负载130正常工作时，供电电路110 的输出电压作为供电电压通过驱动电压保护电路120提供至负载130；当负载130发生异常状况如短路误接时，驱动电压保护电路120断开负载130的供电路径。

在本实用新型一个可能的实施例中，供电电路110为驱动芯片，负载130为LED灯串。供电电路110从一输入端接收输入电压Vin，从使能端接收使能信号EN，从置位端接收信号Iset1和Iset2，Iset1和Iset2 连接外部电阻Ra和Rb，通过Ra和Rb阻值调节电流；负载130的输入端接收输出电压Vout，输出端连接供电电路110的反馈信号输入端FB，以提供反馈信号至供电电路110；驱动电压保护电路120输入端与供电电路110的电压输出端Vout连接，输出端与负载130的输入端连接。在负载130正常工作时，供电电路110的输出电压作为供电电压通过驱动电压保护电路120提供至负载130；当负载130发生异常状况如短路误接时，驱动电压保护电路120可断开负载130的供电路径。

本实施例中，通过在负载的电压输入端设置驱动电压保护电路，可以使得LED在发生负载短路时驱动芯片不被烧坏，有效地保护了驱动电路的正常运行和降低了负载的故障率。

图2示出图1中驱动电压保护电路的结构框图，图3示出本实用新型实施例提供的驱动电压保护电路的电路结构图，图4示出本实用新型提供的驱动电压保护电路的第一应用实施例示意图，图5示出本实用新型提供的驱动电压保护电路的第一应用实施例示意图。

如图2所示，本实施例中，驱动电压保护电路120包括：第一电阻R1、开关管Q2以及开关控制模块121。其中，第一电阻R1与开关管Q2依次串联于电压输入端VCC和负载130之间；开关控制模块121的第一输入端与电压输入端VCC连接(即与节点a连接)，第二输入端与第一电阻R1的一端即节点b连接，开关控制模块121的输出端与开关管Q2的栅极(即控制端)连接。其中，电压输入端VCC用于提供供电电压。

进一步地，第一电阻R1为采样电阻，用于提供采样电流。开关控制模块121通过对节点b的电流进行采样，进而可根据采样电流输出相应的控制信号，开关管Q2根据开关控制模块121输出的控制信号导通/关断，以控制负载130电压输入路径的通断。

进一步地，节点a与节点b均位于负载的电压输入路径上，节点a与电压输入端VCC连接，节点b与开关管Q2的源极连接。节点b的电流即为负载的输入端电流。

本实施例中，开关管Q2的源极与第一电阻R1连接，开关管Q2的漏极与负载130连接。

优选地，开关管Q2为PMOS晶体管。

进一步地，电压输入端VCC对应为图1中供电电路110的电压输出端。本实施例中，开关管Q2被设置于负载130的电压输入端，在检测到出现如开机大电流时，可以立刻关断负载130的电压输入路径，防止大电流对负载130造成损坏。其对电流的反应速度更快，同时也可以提高负载电压输入路径的切断速度。

参考图3、图4以及图5，开关控制模块121包括第一电压输出路径、第二电压输出路径、二极管D1和限流电阻R4。

其中，第一电压输出路径的输出端与二极管D1的阳极连接，用于输出第一控制信号。第一控制信号为低压控制信号，可以控制开关管Q2在正常工作时导通。

进一步地，第一电压输出路径上设置有第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2和第三电阻R3的连接节点(节点c)即为第一电压输出路径的输出端。

第二电压输出路径的输出端与二极管D1的阴极连接，用于输出第二控制信号。第二控制信号跟随采样电流变化，在负载130正常工作时第二控制信号的电压值小于第一电压信号的电压值，而当负载130短路时，第二控制信号为高压控制信号，可以控制开关管Q2在短路时关断。

进一步地，第二电压输出路径上设置有第五电阻R5以及三极管Q1。

本实施例中，开关控制模块121的电路连接关系具体为：第二电阻 R2和第三电阻R3依次串联于开关管Q2的源极和接地端之间，二极管D1 的阳极通过第三电阻R3接地，阴极通过第四电阻R4与开关管Q2的栅极连接。三极管Q1的发射极通过第五电阻R5与电压输入端VCC连接，集电极与二极管D1的阴极连接，基极与开关管Q2的源级连接。

进一步地，第四电阻R4为限流电阻，节省了开关管Q2的导通功耗。

驱动电压保护电路120的工作原理具体如下：

在负载130正常工作时，经过第二电阻R2和第三电阻R3分压后，节点c的电压大于三极管的集电极输出电压，节点c的电压被提供至开关管 Q2的栅极。此时开关管Q2的栅源电压差大于开关管Q2自身的导通电压，开关管Q2导通，负载130正常工作。

当负载130短路时，其电压输入路径上的电流发生突变，三极管Q1 的基极采集节点b处的采样电流，并根据节点b处的采样电流的变化，控制三极管Q1集电极的输出电压增大(即节点d处电压变大)，此时节点d处的电压大于节点c处电压，二极管D1反向截止，节点d上的电压被输送至开关管Q2的栅极。此时开关管Q2的栅源电压差小于开关管Q2自身的导通电压，开关管Q2关断，负载的电压输入路径断开，负载得到背光保护。只需改变二极管阴极的电压进而就可以实现对开关管的通断控制，而不需要额外的控制开关或选择器件对输出控制信号进行选择，电路结构更加简单，响应速度更快。

当负载130的短路撤销时，其电压输入路径上的电流降为正常值，此时开关管Q2根据采样电流导通，连通负载130的电压输入路径，电路进而可自行恢复负载130的正常工作，避免了重新更换保险丝的麻烦。

如图4所示，在本实用新型第一应用实施例中，负载130等效为并联的电容C1和第六电阻R6，表现为容性负载。如图5所示，在本实用新型第二应用实施例中，负载130等效为第六电阻R，表现为阻性负载。

需要说明的是，本实用新型所公开的驱动电压保护电路可应用于任意的电源电路，可以为阻性负载和容性负载提供更好的供电保护。

综上，本实用新型在负载的电压输入端设置了开关管以及相应的开关控制模块，由该开关控制模块采用负载电流，利用负载电流的瞬变进而控制负载的电压输入路径的通断，对电流的响应速度快，能够更快的切断负载的电压输入路径。同时，开关控制模块包括由二极管连接的第一电压输出路径和第二电压输出路径，在负载电流发生瞬变时通过改变二极管阴极的电压进而就可以实现对开关管的通断控制，电路结构更加简单，响应速度更快。

通过设置限流电阻，节省了开关管的导通功耗。

本实用新型所公开的驱动电压保护电路可应用于任何有电源驱动的电源电路，可以为容性负载和阻性负载提供很好的供电保护。

应当说明的是，在本文中，所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种驱动电压保护电路，其特征在于，包括：

开关管，位于电压输入端与负载之间，用于根据控制信号控制所述负载的电压输入路径的通断；以及

开关控制模块，第一输入端与所述电压输入端连接，第二输入端与所述开关管的源极连接，输出端与所述开关管的栅极连接，用于根据采样电流提供所述控制信号，

其中，所述开关控制模块包括第一电压输出路径、第二电压输出路径和二极管，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，

所述第一电压输出路径输出所述第一控制信号，所述第一控制信号控制所述开关管断开所述负载的电压输入路径；

所述第二电压输出路径输出所述第二控制信号，所述第二控制信号控制所述开关管连通所述负载的电压输入路径；

所述二极管的阳极与所述第一电压输出路径的输出端连接，阴极分别与所述第二电压输出路径的输出端和所述开关管的栅极连接。

2.根据权利要求1所述的驱动电压保护电路，其特征在于，所述驱动电压保护电路还包括：

采样电阻，位于所述电压输入端与所述开关管的源极之间，用于提供所述采样电流。

3.根据权利要求1所述的驱动电压保护电路，其特征在于，所述第一电压输出路径包括：

第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻依次串联于所述开关管的源极与接地端之间，所述第二电阻和所述第三电阻的连接节点与所述二极管的阳极连接。

4.根据权利要求1所述的驱动电压保护电路，其特征在于，所述第二电压输出路径包括：

第四电阻和三极管，所述三极管的发射极通过第五电阻与所述电压输入端连接，基极与所述开关管的源极连接，集电极与所述二极管的阴极连接。

5.根据权利要求3和4中任一项所述的驱动电压保护电路，其特征在于，所述开关控制模块还包括：

限流电阻，位于二极管的阴极与所述开关管的栅极之间。

6.根据权利要求4所述的驱动电压保护电路，其特征在于，所述三极管为N沟道三极管。

7.根据权利要求1所述的驱动电压保护电路，其特征在于，所述开关管为PMOS晶体管。

8.一种驱动装置，其特征在于，包括：

负载，一端接地；

供电电路，与所述负载的另一端连接，用于提供为所述负载提供供电电压；以及

如权利要求1至7中任一项所述的驱动电压保护电路，连接于所述供电电路的电压输出端与所述负载之间，用于为所述负载提供供电保护。

9.根据权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，所述负载为容性负载和阻性负载的其中任一。

10.根据权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，所述供电电路包括电源芯片和驱动芯片的其中任一。

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