CN213880336U - 一种输出过压保护控制电路及驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种输出过压保护控制电路及驱动电路，其中输出过压保护控制电路包括：电压采样电路，用于检测输出电压，并生成采样信号输出；控制电路，用于在采样获得的输出电压高于设定的过压保护电压值时，输出控制电平；开关电路，用于在控制电路输出的控制电平的控制下进行导通或关断，以通过控制开关电源芯片闭锁关机引脚的输入电压，使开关电源芯片进入输出过压保护状态。在输出电压升高至设定过压保护点时实现前级PWM关闭，以达到保护LED光源和驱动电源的作用，效率高、结构简单、使用方便，提高LED驱动电源的整体可靠性。

Description

一种输出过压保护控制电路及驱动电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源保护控制技术，尤其与一种用于LED驱动电源的输出过压保护控制电路及驱动电路相关。

背景技术

目前开关电源在LED照明、电力、通讯等行业中已经被广泛的应用。随着电子产品的普及，对电源输出的电压需求越来越高，输出电压的波动会影响后端设备的运行，不仅容易损坏设备内部的一些器件，对已有无输出过压保护的电源产品造成影响甚至损坏，而且还会造成后级系统无法正常工作。

现有的LED驱动电源没有独立过压保护电路，只是通过运放做成恒压和恒流控制环路，线路结构较为复杂，实现成本高，一旦给运放供电的辅助电源或者运放失效时，LED驱动电源将不受控，电压电流将会升高很多，从而减少LED光源寿命或者损坏LED光源，同时电源也将因超负荷工作而损坏。

实用新型内容

本实用新型主要针对上述相关现有技术的不足与缺陷，提供一种用于LED驱动电源的输出过压保护控制电路及驱动电路，在输出电压升高至设定过压保护点时实现前级PWM关闭，以达到保护LED光源和驱动电源的作用，效率高、结构简单、使用方便，提高LED驱动电源的整体可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术：

一种输出过压保护控制电路，包括：

电压采样电路，用于检测输出电压，并生成采样信号输出；

控制电路，用于在采样获得的输出电压高于设定的过压保护电压值时，输出控制电平；

开关电路，用于在控制电路输出的控制电平的控制下进行导通或关断，以通过控制开关电源芯片闭锁关机引脚的输入电压，使开关电源芯片进入输出过压保护状态。

进一步，电压采样电路与开关电源电路输出端正极电压连接，用于检测开关电源电路输出端的直流输出电压，并生成采样信号输出；开关电源电路是指与交流母线电压输出端连接、用于为开关电源芯片供电并提供驱动电压输出的主电路；开关电源芯片是指与开关电源电路连接、用于对开关电源电路的输出进行调节的器件；开关电路连接在开关电源电路和开关电源芯片之间。

进一步，电压采样电路包括电阻R4和电阻R5，电阻R4和电阻R5串联后连接在开关电源电路的电源输出端电压正极与负极之间，电压采样电路的采样信号输出端设置在电阻R4和电阻R5之间，与控制电路的控制端连接。

进一步，控制电路，连接在电压采样电路的采样信号输出端与开关电路的控制端之间，包括可控精密稳压源U3和电容C3，可控精密稳压源U3的参考极作为控制电路的控制端，与电压采样电路的采样信号输出端连接，可控精密稳压源U3的阳极与开关电源电路的电源输出端电压负极连接，可控精密稳压源U3的阴极连接开关电路，电容C3连接在所述可控精密稳压源U3的参考极R与阴极之间。

进一步，开关电路包括稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、电阻R2、电阻R3以及光耦U2，稳压二极管ZD1阴极与开关电源电路的电源输出端正极连接，稳压二极管ZD1阳极与稳压二极管ZD2阴极连接，稳压二极管ZD2阳极与电阻R2一端连接，电阻R2另一端与电阻R3一端、光耦U2初级端内部光电二极管阳极1脚连接，电阻R3另一端与光耦U2初级端光电二极管阴极2脚、控制电路的控制端连接。

进一步，开关电路还包括直流供电14V、电阻R1、电容 C1，开关电源芯片包括主控芯片U1，直流供电14V的正极与光耦U2次级4脚连接，光耦U2次级3脚与电容C1一端和主控芯片U1的DIS脚连接，电容C1另一端连接直流供电14V的负极，电阻R1并联于电容C1两端。

一种具有输出过压保护控制的驱动电路，包括：

开关电源电路，与交流母线电压输出端连接，用于为开关电源芯片供电并提供驱动电压输出；

PWM模块，与开关电源电路连接，PWM模块包括开关电源芯片，用于对开关电源电路的输出进行调节的器件；

以及前文所述的输出过压保护控制电路，输出过压保护控制电路连接在开关电源电路的电源输出端与开关电源芯片之间。

进一步，开关电源电路，包括：与交流母线电压输出端连接的电磁滤波及全桥整流模块；与电磁滤波及全桥整流模块连接的PFC模块；与PFC模块连接的PWM模块；与PWM模块通过变压器耦合连接的整流滤波模块；与整流滤波模块的输出端连接的过载保护模块和恒流恒压模块，恒流恒压模块输出端为开关电源电路的电源输出端；过载保护模块和恒流恒压模块还连接PWM模块；输出过压保护控制电路连接在恒流恒压模块输出端正极与PWM模块之间。

进一步，电磁滤波及全桥整流模块用于将交流市电转换为直流电输出给PFC模块；PFC模块用于对输入的直流电进行升压后输出高压直流电给PWM模块；PWM模块用于将高压直流电转换为方波电源后，经过变压器耦合输出给整流滤波模块；整流滤波模块用于将收到的方波电源转换成直流低压电后输出给恒流恒压模块；恒流恒压模块用于将直流低压电转换后输出；过载保护模块和恒流恒压模块用于采集整流滤波模块输出的直流低压电参数，并反馈于PWM模块；PWM模块用于根据反馈的直流低压电参数，对其输出的方波电源的占空比进行调节。

本实用新型有益效果在于：结构简单、实现成本低、不仅可以解决LED驱动电路中过压保护问题，还可以解决其它开关电源的过压保护问题，且可以实现电路的原副边光电隔离控制，增加电路的整体安全性。

附图说明

图1为本申请实施例的应用场景结构框图。

图2为本申请实施例的电路结构图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明，但本实用新型所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

目前大部分LED 驱动电路都是采用交流市电进行供电，如图1所示的应用场景，在其LED 驱动电路中，电磁滤波及全桥整流模块、PFC模块、整流滤波模块、变压器、恒流恒压模块、过载保护模块等构成开关电源电路。

开关电源电路，与交流母线电压输出端连接，为开关电源芯片供电并提供驱动电压输出。

电磁滤波及全桥整流模块连接交流母线电压输出端；电磁滤波及全桥整流模块连接PFC模块；PFC模块连接PWM模块；PWM模块通过变压器耦合连接整流滤波模块；整流滤波模块的输出端连接过载保护模块和恒流恒压模块，恒流恒压模块输出端为开关电源电路的电源输出端；过载保护模块和恒流恒压模块还连接PWM模块。

PWM模块与开关电源电路连接，PWM模块包括开关电源芯片。

电磁滤波及全桥整流模块将交流市电转换为直流电输出给PFC模块；PFC模块对输入的直流电进行升压后输出高压直流电给PWM模块；PWM模块将高压直流电转换为方波电源后，经过变压器耦合输出给整流滤波模块；整流滤波模块将收到的方波电源转换成直流低压电后输出给恒流恒压模块；恒流恒压模块将直流低压电转换后输出；过载保护模块和恒流恒压模块采集整流滤波模块输出的直流低压电参数，并反馈于PWM模块；PWM模块根据反馈的直流低压电参数，对其输出的方波电源的占空比进行调节。经恒流恒压模块控制成恒流电源驱动LED光源模组发光。

在如图1所示的应用场景中，本实例提供的输出过压保护控制电路，连接在恒流恒压模块输出端正极与PWM模块之间。

具体的，作为本实例的详细实施方式，如图2所示，输出过压保护控制电路包括电压采样电路、控制电路、开关电路。

电压采样电路与开关电源电路输出端正极电压连接，即与恒流恒压模块输出端正极电压连接，检测开关电源电路输出端的直流输出电压，并生成采样信号输出。

控制电路连接在电压采样电路的采样信号输出端与开关电路的控制端之间，控制电路在采样获得的输出电压高于设定的过压保护电压值时，输出控制电平给开关电路。

开关电路连接在开关电源电路和开关电源芯片之间，并连接控制电路。

开关电路在控制电路输出的控制电平的控制下进行导通或关断，以通过控制开关电源芯片闭锁关机引脚的输入电压，使开关电源芯片进入输出过压保护状态。

更加具体的，如图2所示，

电压采样电路包括电阻R4和电阻R5，电阻R4和电阻R5串联后连接在开关电源电路的电源输出端电压正极与负极之间，电压采样电路的采样信号输出端Vref设置在所述电阻R4和电阻R5之间，与控制电路的控制端连接。

控制电路连接在电压采样电路的采样信号输出端与开关电路的控制端之间，包括可控精密稳压源U3和电容C3，可控精密稳压源U3的参考极作为控制电路的控制端，与电压采样电路的采样信号输出端Vref连接，可控精密稳压源U3的阳极与开关电源电路的电源输出端电压负极连接，可控精密稳压源U3的阴极连接开关电路。电容C3连接在可控精密稳压源U3的参考极与阴极之间。

可控精密稳压源U3可采用可控精密稳压源TL431实现。

电容C3除了为滤波电容，还为TL431在保证完全导通提供延时，容值根据实际需求测量并选择。

开关电路包括稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、电阻R2、电阻R3、光耦U2、直流供电14V、电阻R1、电容C1。稳压二极管ZD1阴极与开关电源电路的电源输出端正极连接，稳压二极管ZD1阳极与稳压二极管ZD2阴极连接，稳压二极管ZD2阳极与电阻R2一端连接，电阻R2另一端与电阻R3一端、光耦U2初级端内部光电二极管阳极1脚连接，电阻R3另一端与光耦U2初级端光电二极管阴极2脚、可控精密稳压源U3的参考极连接。开关电源芯片包括主控芯片U1，直流供电14V的正极与光耦U2次级4脚连接，光耦U2次级3脚与电容C1一端和主控芯片U1的DIS脚连接，电容C1另一端连接直流供电14V的负极，电阻R1并联于电容C1两端。

稳压二极管ZD1与稳压二极管ZD2、电阻R2与电阻R3主要做限流作用，用于保护TL431与光耦U2，具体可根据实际电路选择合适的阻值。

光耦U2采用普通低速光耦。可根据VDD的大小选择耐压合适的光耦。

输出过压保护控制电路通过对恒流输出的电压进行采样，当恒流和恒压模块出现故障时，输出电压会有所上升降，当电源输出电压上升到过压保护点时，可控精密稳压源U3由截止变为导通状态，14V+电源的偏置电压使光耦U2次级导通，光耦U2工作，14V+电源通过光耦U2的次级输出给PWM模块的开关电源芯片的主控芯片U1反馈信号输入端，即DIS引脚，当DIS脚电压上升超过内部比较器的电压1.85V时，主控芯片U1输出控制信号给PWM 模块，使PWM 模块关闭，从而达到关闭输出电压保护LED光源模组和驱动电源。

保护点是为一预设值，本实施例中，过压保护点为电源恒压状态下电压的120％或以上，其他情况可以根据电路实际需求灵活设置。

使用电阻R4和电阻R5串联并采集电阻R5上端电压连接在TL431的参考极，当Vout大于等于设定值，使得U3 TL431导通，阴极电压约为2V。使得光耦U2初级内部光电二极管导通，进而光耦U2的次级连接接14V+电源通过光耦U2的次级输出给PWM模块的主控芯片U1的DIS引脚，当DIS脚电压上升超过内部比较器的电压1.85V时，PWM模块的主控芯片U1输出控制信号给PWM 模块，使PWM模块关闭，开关电源停止工作，起到对次级的保护作用。

本实用新型实施例中，由于Vout+为输出高电压，而U3的参考极电压在开启保护时的检测电压为2.5V，电阻R4一般为千欧级电阻，而且选择阻值精确度小于或等于1％。电阻R5可根据实际设定的电压保护值设定，具体计算公式为：

Vout+＝2.49*R4/R5+2.49。

本实用新型提供的输出过压保护电路，通用性高、通过简单的电路检测输出滤波电压、关闭开关电源芯片的PWM输出，使开关电源停止工作，进而保护LED光源模组和驱动电源。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种输出过压保护控制电路，其特征在于，包括：

电压采样电路，用于检测输出电压，并生成采样信号输出；

控制电路，用于在采样获得的输出电压高于设定的过压保护电压值时，输出控制电平；

开关电路，用于在控制电路输出的控制电平的控制下进行导通或关断，以通过控制开关电源芯片闭锁关机引脚的输入电压，使开关电源芯片进入输出过压保护状态。

2.根据权利要求1所述的输出过压保护控制电路，其特征在于：

电压采样电路与开关电源电路输出端正极电压连接，用于检测开关电源电路输出端的直流输出电压，并生成采样信号输出；

开关电源电路是指与交流母线电压输出端连接、用于为开关电源芯片供电并提供驱动电压输出的主电路；

开关电源芯片是指与开关电源电路连接、用于对开关电源电路的输出进行调节的器件；

开关电路连接在开关电源电路和开关电源芯片之间。

3.根据权利要求1所述的输出过压保护控制电路，其特征在于，电压采样电路包括电阻R4和电阻R5，电阻R4和电阻R5串联后连接在开关电源电路的电源输出端电压正极与负极之间，电压采样电路的采样信号输出端设置在电阻R4和电阻R5之间，与控制电路的控制端连接。

4.根据权利要求1所述的输出过压保护控制电路，其特征在于，控制电路，连接在电压采样电路的采样信号输出端与开关电路的控制端之间，包括可控精密稳压源U3和电容C3，可控精密稳压源U3的参考极作为控制电路的控制端，与电压采样电路的采样信号输出端连接，可控精密稳压源U3的阳极与开关电源电路的电源输出端电压负极连接，可控精密稳压源U3的阴极连接开关电路，电容C3连接在所述可控精密稳压源U3的参考极R与阴极之间。

5.根据权利要求4所述的输出过压保护控制电路，其特征在于，可控精密稳压源U3采用TL431器件。

6.根据权利要求1所述的输出过压保护控制电路，其特征在于，开关电路包括稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、电阻R2、电阻R3以及光耦U2，稳压二极管ZD1阴极与开关电源电路的电源输出端正极连接，稳压二极管ZD1阳极与稳压二极管ZD2阴极连接，稳压二极管ZD2阳极与电阻R2一端连接，电阻R2另一端与电阻R3一端、光耦U2初级端内部光电二极管阳极1脚连接，电阻R3另一端与光耦U2初级端光电二极管阴极2脚、控制电路的控制端连接。

7.根据权利要求6所述的输出过压保护控制电路，其特征在于，开关电路还包括直流供电14V、电阻R1、电容C1，开关电源芯片包括主控芯片U1，直流供电14V的正极与光耦U2次级4脚连接，光耦U2次级3脚与电容C1一端和主控芯片U1的DIS脚连接，电容C1另一端连接直流供电14V的负极，电阻R1并联于电容C1两端。

8.一种具有输出过压保护控制的驱动电路，其特征在于，包括：

开关电源电路，与交流母线电压输出端连接，用于为开关电源芯片供电并提供驱动电压输出；

PWM模块，与开关电源电路连接，PWM模块包括开关电源芯片，用于对开关电源电路的输出进行调节的器件；

以及如权利要求1~7中任意一项所述的输出过压保护控制电路，输出过压保护控制电路连接在开关电源电路的电源输出端与开关电源芯片之间。

9.根据权利要求8所述的具有输出过压保护控制的驱动电路，其特征在于，开关电源电路，包括：

与交流母线电压输出端连接的电磁滤波及全桥整流模块；

与电磁滤波及全桥整流模块连接的PFC模块；

与PFC模块连接的PWM模块；

与PWM模块通过变压器耦合连接的整流滤波模块；

与整流滤波模块的输出端连接的过载保护模块和恒流恒压模块，恒流恒压模块输出端为开关电源电路的电源输出端；

过载保护模块和恒流恒压模块还连接PWM模块；

输出过压保护控制电路连接在恒流恒压模块输出端正极与PWM模块之间。

10.根据权利要求9所述的具有输出过压保护控制的驱动电路，其特征在于：

电磁滤波及全桥整流模块用于将交流市电转换为直流电输出给PFC模块；

PFC模块用于对输入的直流电进行升压后输出高压直流电给PWM模块；

PWM模块用于将高压直流电转换为方波电源后，经过变压器耦合输出给整流滤波模块；

整流滤波模块用于将收到的方波电源转换成直流低压电后输出给恒流恒压模块；

恒流恒压模块用于将直流低压电转换后输出；

过载保护模块和恒流恒压模块用于采集整流滤波模块输出的直流低压电参数，并反馈于PWM模块；

PWM模块用于根据反馈的直流低压电参数，对其输出的方波电源的占空比进行调节。

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