CN213027425U - 一种短路保护电路、led驱动装置及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种短路保护电路、LED驱动装置及开关电源，短路保护电路，用于连接于供电输出端及负载之间，包括：用于进行开关控制的光耦电路；用于设定电压值的电压设定电路；用于设定电流值的电流设定电路；用于驱动第一晶体管的分压电路；用于在短路时切断供电端与负载供电回路的第一晶体管；第一晶体管的第一端与分压电路连接，第一晶体管的第二端与分压电路、电流设定电路及供电输出端负极连接，第一晶体管的第三端与电压设定电路、电流设定电路及负载输出端连接。本实用新型通过光耦电路对第一晶体管进行开关控制，在短路时切断供电端与负载的供电回路，在达到短路保护的效果的同时提高短路保护响应速度。

Description

一种短路保护电路、LED驱动装置及开关电源

技术领域

本实用新型涉及短路保护领域，特别涉及一种短路保护电路、LED驱动装置及开关电源。

背景技术

在开关电源或LED驱动的应用场景中，常见的故障为输出端负载短路。当短路发生时，由于电流不经过用电器，而是直接连在电源正负极两端，因此会产生较大电流，若不加以保护，则会造成开关电源或驱动电路发热、损坏甚至引发安全问题。

现有技术中一般在开关电源或驱动电路上设置短路保护电路，当短路发生时，短路保护电路通过电阻采样、分压、滤波之后，将短路信号反馈给的电源控制IC或MCU,然后通过IC或MCU控制电路进行关断或限制输出功率。但是现有技术的方案反馈响应速度较慢，效果不好。

因此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短路保护电路、LED驱动装置及开关电源，通过光耦电路对第一晶体管进行开关控制，在短路时切断供电端与负载的供电回路，在达到短路保护的效果的同时提高短路保护响应速度。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

本实用新型提供一种短路保护电路，用于连接于供电输出端及负载之间，包括：

用于进行开关控制的光耦电路；

与供电输出端正极及光耦电路连接的、用于设定电压值的电压设定电路；

与光耦电路连接的、用于设定电流值的电流设定电路；

与光耦电路连接的、用于驱动第一晶体管的分压电路；

用于在短路时切断供电端与负载供电回路的第一晶体管；

所述第一晶体管的第一端与所述分压电路连接，所述第一晶体管的第二端与所述分压电路、所述电流设定电路及所述供电输出端负极连接，所述第一晶体管的第三端与所述电压设定电路、电流设定电路及负载输出端连接。

所述电压设定电路包括第一二极管和第一电容，所述第一二极管的输入一端与所述供电输出端正极和负载连接，所述第一二极管的输出端与所述第一电容的一端及光耦电路连接，所述第一电容的另一端与电流设定电路及第一晶体管的第三端连接。

所述电流设定电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述光耦电路连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端、第一电容的另一端及第一晶体管的第三端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一晶体管的第二端、分压电路及供电输出端负极连接。

所述光耦电路包括光耦合器，所述光耦合器包括光耦初级和光耦次级，所述光耦初级的输入端与所述第一二极管的输出端及第一电容的一端连接，所述光耦初级的输出端与所述第一电阻的一端连接，所述光耦次级的输入端与所述供电输出端正极连接，所述光耦次级的输出端与所述分压电路连接。

所述光耦初级为发光器，所述光耦次级为受光器。

发光器为红外发光二极管，所述受光器为光敏半导体管或光敏电阻。

所述分压电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述光耦次级的输出端连接，所述第三电阻的另一端与所述第一晶体管的第一端及第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二电阻的另一端、所述第一晶体管的第二端及所述供电输出端负极连接。

所述第一晶体管为MOS管，所述第一晶体管的第一端为栅极，所述第一晶体管的第二端为源极，所述第一晶体管的第三端为漏极。

一种LED驱动装置，包括装置本体，所述装置本体中设置有驱动电路，所述驱动电路输出端与LED灯连接，上文所述的短路保护电路连接于所述驱动电路输出端及所述LED灯之间。

一种开关电源，包括：电源本体，所述电源本体中设置有电源电路，所述电源电路输出端与电源负载连接，上文所述的短路保护电路连接于所述电源电路输出端及所述电源负载之间。

相较于现有技术，本实用新型提供的短路保护电路、LED驱动装置及开关电源，所述短路保护电路用于连接于供电输出端及负载之间，包括：用于进行开关控制的光耦电路；与供电输出端正极及光耦电路连接的、用于设定电压值的电压设定电路；与光耦电路连接的、用于设定电流值的电流设定电路；与光耦电路连接的、用于驱动第一晶体管的分压电路；用于在短路时切断供电端与负载供电回路的第一晶体管；所述第一晶体管的第一端与所述分压电路连接，所述第一晶体管的第二端与所述分压电路、所述电流设定电路及所述供电输出端负极连接，所述第一晶体管的第三端与所述电压设定电路、电流设定电路及负载输出端连接。本实用新型通过光耦电路对第一晶体管进行开关控制，在短路时切断供电端与负载的供电回路，在达到短路保护的效果的同时提高短路保护响应速度。

附图说明

图1为现有的电压采样方式短路保护电路的电路图；

图2为现有的电流采样方式短路保护电路的电路图；

图3为本实用新型提供的短路保护电路的结构框图；

图4为本实用新型提供的短路保护电路的电路图；

图5为本实用新型提供的开关电源的结构图。

具体实施方式

本实用新型提供一种短路保护电路、LED驱动装置及开关电源，通过光耦电路对第一晶体管进行开关控制，在短路时切断供电端与负载的供电回路，在达到短路保护的效果的同时提高短路保护响应速度。

本实用新型的具体实施方式是为了便于对本实用新型的技术构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果做更为详细的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的解释说明并不构成对本发明的保护范围的限定。此外，下文所述的实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间不构成冲突就可以相互组合。

如图1和图2所示，现有技术中一般通过电阻和电容进行电压采样或者电流采样，通过电阻和电容采样、分压、滤波之后，将短路信号反馈给控制IC或MCU，由控制IC控制电路进行关断或限制输出功率，电路简单容易实现。但是由于只有电容和电阻进行采样，因此存在反馈响应速度慢、可靠性受采样精度的影响、损耗增加、产品仍然工作在打嗝模式等问题。

鉴于现有技术存在的问题，请参阅图3，本实用新型提供一种短路保护电路，用于连接于供电输出端及负载10之间，包括：用于进行开关控制的光耦电路230；与供电输出端正极VOUT+及光耦电路230连接的、用于设定电压值的电压设定电路200；与光耦电路230连接的、用于设定电流值的电流设定电路210；与光耦电路230连接的、用于驱动第一晶体管的分压电路240；用于在短路时切断供电端与负载10供电回路的第一晶体管Q1；所述第一晶体管Q1的第一端与所述分压电路240连接，所述第一晶体管Q1的第二端与所述分压电路240、所述电流设定电路210及所述供电输出端负极VOUT-连接，所述第一晶体管Q1的第三端与所述电压设定电路200、电流设定电路210及负载10输出端连接。

具体实施时，本实施例中，所述短路保护电路连接在供电输出端及负载10之间，利用第一晶体管Q1作为电子开关，在短路发生时迅速关断输出，达到保护的目的。

电路正常工作时，由电压设定电路200实时采集供电输出端正极VOUT+的电压，为光耦电路230提供特定值的电压，所述电流设定电路210则根据电压设定电路200设定的电压，将光耦电路230的输出电流限定为特定值的电流，并输出至开关电路；此时所述光耦电路230开始工作，将所述供电输出端正极VOUT+的电压传至所述分压电路240，由所述分压电路240分压后，输出至第一晶体管Q1，使得第一晶体管Q1导通，电路正常工作。

当电路发生短路时，由于电流不经过用电器，因此，光耦电路230被短路不能导通，因此无法控制第一晶体管Q1导通，因此，供电输出端和负载10之间的供电回路被切断，通过光耦和场效应管实现短路自锁，从硬件上确保了短路时的快速保护，短路保护的可靠性、响应速度大大提高。

具体的，请参阅图4，所述电压设定电路200包括第一二极管和第一电容C1，所述第一二极管的输入一端与所述供电输出端正极VOUT+和负载10连接，所述第一二极管的输出端与所述第一电容C1的一端及光耦电路230连接，所述第一电容C1的另一端与电流设定电路210及第一晶体管Q1的第三端连接。

本实施例中，由所述第一二极管采集供电输出端电压，经过第一电容C1滤波后，输出至光耦电路230，为光耦电路230提供特定电压，所述特定电压的值与所述第一二极管的电压有关，可选择相应规格的第一二极管来来满足不同的电压需求。

具体的，请继续参阅图4，所述电流设定电路210包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端与所述光耦电路230连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第二电阻R2的一端、第一电容C1的另一端及第一晶体管Q1的第三端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第一晶体管Q1的第二端、分压电路240及供电输出端负极VOUT-连接。

本实施例中，由所述第一电阻R1将光耦电路230输出的电流进行限制，将电流限定在所需电流值，然后输出至第一晶体管Q1的第三端，再通过第二电阻R2进一步限流传至第一晶体管Q1第二端和供电输出端负极VOUT-。所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的电阻值可根据需要进行设置。

具体的，请继续参阅图4，所述光耦电路230包括光耦合器，所述光耦合器包括光耦初级OP1A和光耦次级OP1B，所述光耦初级OP1A的输入端与所述第一二极管的输出端及第一电容C1的一端连接，所述光耦初级OP1A的输出端与所述第一电阻R1的一端连接，所述光耦次级OP1B的输入端与所述供电输出端正极VOUT+连接，所述光耦次级的输出端与所述分压电路240连接。

本实施例中，所述光耦初级OP1A为发光器，所述光耦次级OP1B为受光器。第一二极管采集供电输出端的电压经过第一电容C1滤波后输出至所述光耦初级OP1A的输入端，并通过第一电阻R1和第二电阻R2连接至供电输出端负极VOUT-形成回路，使得所述光耦初级OP1A得电发光。所述光耦次级OP1B接收到光耦初级OP1A的光线而导通，所述光耦次级OP1B输入端接收供电输出端正极VOUT+的电压，进行分压后传至分压电路240，由分压电路240进行再次分压，传至第一晶体管Q1，使得第一晶体管Q1导通，电路正常工作。而当电路短路时，所述第一晶体管Q1掉电直接切断电路，快速提供短路保护。特别的，发光器为红外发光二极管，所述受光器为光敏半导体管或光敏电阻。

具体的，请继续参阅图4，所述分压电路240包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3的一端与所述光耦次级OP1B的输出端连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第一晶体管Q1的第一端及第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第二电阻R2的另一端、所述第一晶体管Q1的第二端及所述供电输出端负极VOUT-连接。

具本实施例中，所述第一晶体管Q1为MOS管，所述第一晶体管Q1的第一端为栅极，所述第一晶体管Q1的第二端为源极，所述第一晶体管Q1的第三端为漏极。所述第三电阻R3接收光耦次级OP1B的输出端输出的电压，与所述第四电阻R4串联分压后输出至第一晶体管Q1的栅极，产生大于第一晶体管Q1导通门限的驱动电压，从而使第一晶体管Q1导通，使得电路正常工作。

基于上述的短路保护电路，本实用新型还提供一种LED驱动装置，包括装置本体，所述装置本体中设置有驱动电路，所述驱动电路输出端与LED灯连接，上文所述的短路保护电路连接于所述驱动电路输出端及所述LED灯之间。由于所述短路保护电路已在上文进行了详细描述，在此不再赘述。

基于上述的短路保护电路，请参阅图5，本实用新型还提供一种开关电源，包括：电源本体100，所述电源本体100中设置有电源电路，所述电源电路输出端与电源负载连接，上文所述的短路保护电路连接于所述电源电路输出端(如图5所示的VOUT+和VOUT-)及所述电源负载之间。由于所述短路保护电路已在上文进行了详细描述，在此不再赘述。

综上所述，本实用新型提供的一种短路保护电路、LED驱动装置及开关电源，所述短路保护电路用于连接于供电输出端及负载之间，包括：用于进行开关控制的光耦电路；与供电输出端正极及光耦电路连接的、用于设定电压值的电压设定电路；与光耦电路连接的、用于设定电流值的电流设定电路；与光耦电路连接的、用于驱动第一晶体管的分压电路；用于在短路时切断供电端与负载供电回路的第一晶体管；所述第一晶体管的第一端与所述分压电路连接，所述第一晶体管的第二端与所述分压电路、所述电流设定电路及所述供电输出端负极连接，所述第一晶体管的第三端与所述电压设定电路、电流设定电路及负载输出端连接。本实用新型通过光耦电路对第一晶体管进行开关控制，在短路时切断供电端与负载的供电回路，在达到短路保护的效果的同时提高短路保护响应速度。

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 (10)

1.一种短路保护电路，其特征在于，用于连接于供电输出端及负载之间，包括：

用于进行开关控制的光耦电路；

与供电输出端正极及光耦电路连接的、用于设定电压值的电压设定电路；

与光耦电路连接的、用于设定电流值的电流设定电路；

与光耦电路连接的、用于驱动第一晶体管的分压电路；

用于在短路时切断供电端与负载供电回路的第一晶体管；

所述第一晶体管的第一端与所述分压电路连接，所述第一晶体管的第二端与所述分压电路、所述电流设定电路及所述供电输出端负极连接，所述第一晶体管的第三端与所述电压设定电路、电流设定电路及负载输出端连接。

2.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述电压设定电路包括第一二极管和第一电容，所述第一二极管的输入一端与所述供电输出端正极和负载连接，所述第一二极管的输出端与所述第一电容的一端及光耦电路连接，所述第一电容的另一端与电流设定电路及第一晶体管的第三端连接。

3.根据权利要求2所述的短路保护电路，其特征在于，所述电流设定电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述光耦电路连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端、第一电容的另一端及第一晶体管的第三端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一晶体管的第二端、分压电路及供电输出端负极连接。

4.根据权利要求3所述的短路保护电路，其特征在于，所述光耦电路包括光耦合器，所述光耦合器包括光耦初级和光耦次级，所述光耦初级的输入端与所述第一二极管的输出端及第一电容的一端连接，所述光耦初级的输出端与所述第一电阻的一端连接，所述光耦次级的输入端与所述供电输出端正极连接，所述光耦次级的输出端与所述分压电路连接。

5.根据权利要求4所述的短路保护电路，其特征在于，所述光耦初级为发光器，所述光耦次级为受光器。

6.根据权利要求5所述的短路保护电路，其特征在于，发光器为红外发光二极管，所述受光器为光敏半导体管或光敏电阻。

7.根据权利要求4所述的短路保护电路，其特征在于，所述分压电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述光耦次级的输出端连接，所述第三电阻的另一端与所述第一晶体管的第一端及第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二电阻的另一端、所述第一晶体管的第二端及所述供电输出端负极连接。

8.根据权利要求1或7所述的短路保护电路，其特征在于，所述第一晶体管为MOS管，所述第一晶体管的第一端为栅极，所述第一晶体管的第二端为源极，所述第一晶体管的第三端为漏极。

9.一种LED驱动装置，其特征在于，包括装置本体，所述装置本体中设置有驱动电路，所述驱动电路输出端与LED灯连接，权利要求1至8任意一项所述的短路保护电路连接于所述驱动电路输出端及所述LED灯之间。

10.一种开关电源，其特征在于，包括：电源本体，所述电源本体中设置有电源电路，所述电源电路输出端与电源负载连接，权利要求1至8任意一项所述的短路保护电路连接于所述电源电路输出端及所述电源负载之间。

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