CN217769454U - 短路保护电路和驱动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种短路保护电路和驱动电源，包括:负载单元，开关单元，电流检测单元，电压检测单元和短路保护单元；电流检测单元用于检测开关单元的脉冲电流并输出电流采样信号；电压检测单元用于检测负载单元的电压并输出电压采样信号；短路保护单元用于接收电流采样信号和电压采样信号，并在电流采样信号的电压值达到阈值且电压采样信号的电压值达到预设值时，拉低开关单元的第三端的电压以关断开关单元。该短路保护电路避免了在负载开通或者驱动电源启动的时候，在负载未短路的情况下，短路保护单元因检测到高脉冲电流产生误动作的现象，提高了驱动电源供应装置的可靠性。

Description

短路保护电路和驱动电源

技术领域

本实用新型涉及保护装置领域，更具体地说，涉及一种短路保护电路和驱动电源。

背景技术

现有技术中一般开关器件串联在负载回路中做通断输出使用。

当负载短路时，由于LED驱动电源供应装置输出电容直接对开关器件放电，电流脉冲大，能量持续时间短，当电流脉冲的峰值超过开关器件承受的极限或者超出开关器件的安全工作区域时，就会造成开关器件的损坏，降低了LED驱动电源供应装置的可靠性。

目前主流的短路保护方案是检测流经负载的电流，当检测电流模块输出的电压超过控制电路设置的阈值电压时，控制电路关断给开关器件的驱动信号，从而关断开关器件，防止开关器件被损坏。这种检测方法存在缺陷，无法判别负载是否真的短路。例如在负载上电的瞬间存在一个脉冲电流通过负载，如果这个时候检测电路检测到这个脉冲电流信号而关断开关器件，会导致负载突然关断，如果是LED灯具，表现出LED灯具闪烁几次。让用户误以为整个LED模组存在质量问题或者会炸机。同样在异常情况下也会出现LED灯具闪烁的情况。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种短路保护电路和驱动电源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种短路保护电路，包括:负载单元，开关单元，电流检测单元，电压检测单元和短路保护单元；

所述开关单元的第一端与所述负载单元连接，所述开关单元的第二端与所述电流检测单元连接，所述电压检测单元与所述负载单元连接，所述短路保护单元的电流检测端与所述电流检测单元连接，所述短路保护单元的电压检测端与所述电压检测单元连接，所述短路保护单元还与所述开关单元的第三端连接；

所述电流检测单元用于检测所述开关单元的脉冲电流并输出电流采样信号；

所述电压检测单元用于检测所述负载单元的电压并输出电压采样信号；

所述短路保护单元用于接收所述电流采样信号和所述电压采样信号，并在所述电流采样信号的电压值达到阈值且所述电压采样信号的电压值达到预设值时，拉低所述开关单元的第三端的电压以关断所述开关单元。

进一步地，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述电压检测单元包括：电压采样电路，差分运放电路和电压比较电路；

所述电压采样电路的第一输入端与所述负载单元的第一端连接，所述电压采样电路的第二输入端与所述负载单元的第二端连接，所述电压采样电路的第一输出端与所述差分运放电路的第一输入端连接，所述电压采样电路的第二输出端与所述差分运放电路的第二输入端连接，所述差分运放电路的输出端与所述电压比较电路的第一输入端连接，所述电压比较电路的第二输入端连接参考电压，所述电压比较电路的输出端连接所述短路保护单元。

进一步地，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述电压采样电路包括：第五电阻，第六电阻，第七电阻和第八电阻；

所述第六电阻的第一端连接所述负载单元的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述差分运放电路的第一输入端，所述第七电阻的第一端连接所述第六电阻的第二端，所述第七电阻的第二端接地；

所述第五电阻的第一端连接所述负载单元的第二端，所述第五电阻的第二端连接所述差分运放电路的第二输入端，所述第八电阻的第一端连接所述第五电阻的第二端，所述第八电阻的第二端接地。

进一步地，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述差分运放电路包括：第九电阻，第十电阻，第十一电阻，第十二电阻和运算放大器；

所述第九电阻的第一端连接所述电压采样电路的第一输出端，所述第九电阻的第二端连接所述运算放大器的同相输入端，所述第十一电阻的第一端连接所述第九电阻的第二端，所述第十一电阻的第二端接地；

所述第十电阻的第一端连接所述电压采样电路的第二输出端，所述第十电阻的第二端连接所述运算放大器的反相输入端，所述第十二电阻的第一端连接所述第十电阻的第二端，所述第十二电阻的第二端连接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端连接所述电压比较电路的第一输入端。

进一步地，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述电压比较电路包括：第十三电阻，第十四电阻和比较器；

所述第十三电阻的第一端连接所述差分运放电路的输出端，所述第十三电阻的第二端连接所述比较器的反相输入端；

所述第十四电阻的第一端连接所述参考电压，所述第十四电阻的第二端连接所述比较器的同相输入端，所述比较器的输出端连接所述短路保护单元。

进一步地，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述电流检测单元包括：第二电阻；

所述第二电阻的第一端与所述开关单元的第二端和所述短路保护单元的电流检测端连接，所述第二电阻的第二端接地。

进一步地，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述短路保护单元包括：第四电阻，第十五电阻，第十六电阻，第十七电阻，第十八电阻，第一电容，第一开关管，第二开关管和第三开关管；

所述第十五电阻的第一端连接电源电压，所述第十五电阻的第二端连接所述第三开关管的第二端，所述第三开关管的第二端还与所述电压检测单元的输出端和所述第十六电阻的第一端连接，所述第十六电阻的第二端与所述第三开关管的第一端连接，所述第三开关管的第三端与所述第一开关管的第一端连接；

所述第一开关管的第二端接地，所述第一开关管的第三端与所述第三开关管的第一端连接，所述第四电阻的第一端连接所述电流检测单元，所述第四电阻的第二端与所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第一端还与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地；

所述第十七电阻的第一端与所述第三开关管的第三端连接，所述第十七电阻的第二端与所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第一端还与所述第十八电阻的第一端连接，所述第十八电阻的第二端接地，所述第二开关管的第二端接地，所述第二开关管的第三端与所述开关单元的第三端连接。

进一步地，在本实用新型所述的短路保护电路中，还包括：控制单元；

所述控制单元与所述开关单元连接，用于输出驱动信号。

进一步地，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述开关单元包括：第一开关；

所述第一开关的第一端连接所述负载单元，所述第一开关的第二端连接所述电流检测单元，所述第一开关的第三端连接所述控制单元的控制端。

进一步地，在本实用新型所述的短路保护电路中，还包括：供电接口；

所述供电接口与所述负载单元连接，用于给所述负载单元提供电源。

本实用新型还提供一种驱动电源，包括如上所述的短路保护电路。

本实用新型所述的短路保护电路，避免了在负载开通或者驱动电源启动的时候，在负载未短路的情况下，短路保护单元因检测到高脉冲电流产生误动作的现象，提高了驱动电源供应装置的可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型提供的短路保护电路的实施例一的原理框图；

图2是本实用新型提供的短路保护电路的实施例二的原理框图；

图3是本实用新型提供的短路保护电路的实施例三的原理框图；

图4是本实用新型提供的短路保护电路的电路图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

图1为本实用新型提供的短路保护电路的实施例一的原理框图。

如图1所示，在一些实施例中，该短路保护电路包括:负载单元 1，开关单元2，电流检测单元3，电压检测单元4和短路保护单元5。

具体地，开关单元2的第一端与负载单元1连接，开关单元2的第二端与电流检测单元3连接，电压检测单元4与负载单元1连接，短路保护单元5的电流检测端与电流检测单元3连接，短路保护单元 5的电压检测端与电压检测单元4连接，短路保护单元5还与开关单元2的第三端连接。

其中，电流检测单元3用于检测开关单元2的脉冲电流并输出电流采样信号；电压检测单元4用于检测负载单元1的电压并输出电压采样信号。

进一步地，短路保护单元5用于接收电流采样信号和电压采样信号，并在电流采样信号的电压值达到阈值且电压采样信号的电压值达到预设值时，拉低开关单元2的第三端的电压以关断开关单元2。

具体地，当负载单元1短路时，电源供应装置输出电容直接对开关单元2放电，产生大的电流脉冲。该短路保护电路中的电流检测单元3检测该脉冲电流并生成电流采样信号输出给短路保护单元5，电压检测单元4检测负载单元1的电压并生成电压采样信号输出给短路保护单元5，当电流采样信号的电压值达到阈值且电压采样信号的电压值达到预设值时，短路保护单元5导通并拉低开关单元2第三端的电压，达到关断开关单元2、避免开关单元2损坏的目的，此时，负载单元1处于短路状态，不会出现闪烁的情况。

具体地，负载单元1处于短路状态时，其两端的电压为0或接近为0。因此，电压采样信号的预设值可以是0或者是接近为0。

进一步地，在一些实施例中，电压检测单元4包括：电压采样电路41，差分运放电路42和电压比较电路43。

具体地，如图4所示，电压采样电路41的第一输入端与负载单元1的第一端连接，电压采样电路41的第二输入端与负载单元1的第二端连接，电压采样电路41的第一输出端与差分运放电路42的第一输入端连接，电压采样电路41的第二输出端与差分运放电路42的第二输入端连接，差分运放电路42的输出端与电压比较电路43的第一输入端连接，电压比较电路43的第二输入端连接参考电压，电压比较电路43的输出端连接短路保护单元5。

进一步地，在一些实施例中，电压采样电路41包括：第五电阻 R5，第六电阻R6，第七电阻R7和第八电阻R8。

具体地，如图4所示，第六电阻R6的第一端连接负载单元1的第一端，第六电阻R6的第二端连接差分运放电路42的第一输入端，第七电阻R7的第一端连接第六电阻R6的第二端，第七电阻R7的第二端接地。

进一步地，第五电阻R5的第一端连接负载单元1的第二端，第五电阻R5的第二端连接差分运放电路42的第二输入端，第八电阻 R8的第一端连接第五电阻R5的第二端，第八电阻R8的第二端接地。

进一步地，在一些实施例中，差分运放电路42包括：第九电阻 R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12和运算放大器 U1。

具体地，如图4所示，第九电阻R9的第一端连接电压采样电路 41的第一输出端(即第六电阻R6的第二端)，第九电阻R9的第二端连接运算放大器U1的同相输入端，第十一电阻R11的第一端连接第九电阻R9的第二端，第十一电阻R11的第二端接地。

进一步地，第十电阻R10的第一端连接电压采样电路41的第二输出端(即第五电阻R5的第二端)，第十电阻R10的第二端连接运算放大器U1的反相输入端，第十二电阻R12的第一端连接第十电阻R10 的第二端，第十二电阻R12的第二端连接运算放大器U1的输出端，运算放大器U1的输出端连接电压比较电路43的第一输入端。

进一步地，在一些实施例中，电压比较电路43包括：第十三电阻R13，第十四电阻R14和比较器U2。

具体地，如图4所示，第十三电阻R13的第一端连接差分运放电路42的输出端(即运算放大器U1的输出端)，第十三电阻R13的第二端连接比较器U2的反相输入端。

进一步地，第十四电阻R14的第一端连接参考电压(REF)，第十四电阻R14的第二端连接比较器U2的同相输入端，比较器U2的输出端连接短路保护单元5。

具体地，电压采样电路41检测负载单元1两端的电压值，通过差分运放电路42计算负载单元1的采样，电压比较电路43将该采样电压与参考电压进行比较，输出比较信号。

进一步地，该参考电压可以为0或者接近为0。

进一步地，在一些实施例中，电流检测单元3包括：第二电阻 R2。

具体地，第二电阻R2的第一端与开关单元2的第二端和短路保护单元5的电流检测端连接，第二电阻R2的第二端接地。

进一步地，在一些实施例中，短路保护单元5包括：第四电阻 R4，第十五电阻R15，第十六电阻R16，第十七电阻R17，第十八电阻R18，第一电容C1，第一开关管Q1，第二开关管Q2和第三开关管 Q3。

具体地，第十五电阻R15的第一端连接电源电压(VDD)，第十五电阻R15的第二端连接第三开关管Q3的第二端，第三开关管Q3的第二端还与电压检测单元4的输出端(即比较器U2的输出端)和第十六电阻R16的第一端连接，第十六电阻R16的第二端与第三开关管 Q3的第一端连接，第三开关管Q3的第三端与第一开关管Q1的第一端连接。

进一步地，第一开关管Q1的第二端接地，第一开关管Q1的第三端与第三开关管Q3的第一端连接，第四电阻R4的第一端连接电流检测单元3(即第二电阻R2的第一端)，第四电阻R4的第二端与第一开关管Q1的第一端连接，第一开关管Q1的第一端还与第一电容C1 的第一端连接，第一电容C1的第二端接地。

进一步地，第十七电阻R17的第一端与第三开关管Q3的第三端连接，第十七电阻R17的第二端与第二开关管Q2的第一端连接，第二开关管Q2的第一端还与第十八电阻R18的第一端连接，第十八电阻R18的第二端接地，第二开关管Q2的第二端接地，第二开关管Q2 的第三端与开关单元2的第三端连接。

可选地，第一开关器管、第二开关管Q2、第三开关管Q3为但不限于三极管、MOS管等。

优选地，一些实施例中，第一开关管Q1、第二开关管Q2为NPN 型三极管，第三开关管Q3为PNP型三极管。

具体地，当R2的阈值电压超过第一开关管Q1的开启电压时，第一开关管Q1导通，第三开关管Q3的基极接地，此时，若负载单元1 短路，则比较器U2输出高电平，拉高第三开关管Q3发射极的电压，第三开关管Q3导通，拉高第二开关管Q2基极的电压，第二开关管 Q2导通，拉低开关单元2第三端的电压，从而达到关断开关单元2 的目的。

具体地，第三开关管Q3集电极连接到第一开关管Q1的基极，形成正反馈，只要负载单元1的短路状态不撤销，第二开关管Q2一直处于导通状态，一直拉低开关单元2第三端的电压，从而使开关单元 2处于关断状态，达到持续保护的状态。

进一步地，当第二电阻R2的阈值电压超过第一开关管Q1的开启电压时，第一开关管Q1导通，第三开关管Q3的基极接地，此时，若负载单元1未短路，则比较器U2输出低电平，拉低第三开关管Q3发射极的电压，第三开关管Q3关断，则第二开关管Q2也关断，短路保护单元5不工作，避免负载单元1未短路时开关单元2关断的情况。如果负载单元是LED,则可以避免LED闪烁的情况发生。

进一步地，如图2所示，在一些实施例中，该短路保护电路还包括：控制单元7。

具体地，控制单元7与开关单元2连接，用于输出驱动信号(如图4中的A所示)。

可选地，该驱动信号的信号源可包括但不限于单片机或者其他 IC。

进一步地，在一些实施例中，控制单元7包括：限流电路。

具体地，限流电路包括第三电阻R3。

具体地，限流电路的第一端(即第三电阻R3的第一端)接入驱动信号(A)，限流电路的第二端(即第三电阻R3的第二端)连接开关单元2的第三端，以输出驱动信号。

进一步地，在一些实施例中，开关单元2包括：第一开关SW1。

具体地，第一开关SW1的第一端连接负载单元1，第一开关SW1 的第二端连接电流检测单元3的输入端(即第四电阻R4的第一端)，第一开关SW1的第三端连接控制单元7的控制端。

具体地，第一开关SW1的第三端用于控制第一开关SW1的导通或关断。

优选地，第一开关SW1可以是三极管，场效应管，绝缘栅双极型晶体管等开关器件。

进一步地，如图3所示，在一些实施例中，该短路保护电路还包括：供电接口6。

具体地，供电接口6与负载单元1连接，用于给负载单元1提供电源(如图4中的VCC)。

进一步地，在一些实施例中，负载单元1包括：第一电阻R1。

具体地，第一电阻R1的第一端连接供电接口6，第一电阻R1的第二端连接开关单元2的第一端(即第一开关SW1的第一端)。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该负载单元1还可以为其他类型的器件或者组件。

本实用新型还提供一种驱动电源，包括本实用新型实施例公开的短路保护电路。

可选的，该驱动电源可包括但不限于：LED驱动电源、工业类驱动电源、通讯类驱动电源等。

本实用新型的短路保护电路，避免了在负载开通或者驱动电源启动的时候，在负载未短路的情况下，短路保护单元因检测到高脉冲电流产生误动作的现象，提高了驱动电源供应装置的可靠性。

进一步地，在一些实施例中，驱动电源为LED驱动电源，本实用新型的短路保护电路，不仅能够避免在负载未短路的情况下，短路保护单元因检测到高脉冲电流产生误动作的现象，还消除了LED闪烁的问题，提高了LED驱动电源供应装置的可靠性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种短路保护电路，其特征在于，包括:负载单元，开关单元，电流检测单元，电压检测单元和短路保护单元；

所述开关单元的第一端与所述负载单元连接，所述开关单元的第二端与所述电流检测单元连接，所述电压检测单元与所述负载单元连接，所述短路保护单元的电流检测端与所述电流检测单元连接，所述短路保护单元的电压检测端与所述电压检测单元连接，所述短路保护单元还与所述开关单元的第三端连接；

所述电流检测单元用于检测所述开关单元的脉冲电流并输出电流采样信号；

所述电压检测单元用于检测所述负载单元的电压并输出电压采样信号；

所述短路保护单元用于接收所述电流采样信号和所述电压采样信号，并在所述电流采样信号的电压值达到阈值且所述电压采样信号的电压值达到预设值时，拉低所述开关单元的第三端的电压以关断所述开关单元。

2.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述电压检测单元包括：电压采样电路，差分运放电路和电压比较电路；

所述电压采样电路的第一输入端与所述负载单元的第一端连接，所述电压采样电路的第二输入端与所述负载单元的第二端连接，所述电压采样电路的第一输出端与所述差分运放电路的第一输入端连接，所述电压采样电路的第二输出端与所述差分运放电路的第二输入端连接，所述差分运放电路的输出端与所述电压比较电路的第一输入端连接，所述电压比较电路的第二输入端连接参考电压，所述电压比较电路的输出端连接所述短路保护单元。

3.根据权利要求2所述的短路保护电路，其特征在于，所述电压采样电路包括：第五电阻，第六电阻，第七电阻和第八电阻；

所述第六电阻的第一端连接所述负载单元的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述差分运放电路的第一输入端，所述第七电阻的第一端连接所述第六电阻的第二端，所述第七电阻的第二端接地；

所述第五电阻的第一端连接所述负载单元的第二端，所述第五电阻的第二端连接所述差分运放电路的第二输入端，所述第八电阻的第一端连接所述第五电阻的第二端，所述第八电阻的第二端接地。

4.根据权利要求2所述的短路保护电路，其特征在于，所述差分运放电路包括：第九电阻，第十电阻，第十一电阻，第十二电阻和运算放大器；

所述第九电阻的第一端连接所述电压采样电路的第一输出端，所述第九电阻的第二端连接所述运算放大器的同相输入端，所述第十一电阻的第一端连接所述第九电阻的第二端，所述第十一电阻的第二端接地；

所述第十电阻的第一端连接所述电压采样电路的第二输出端，所述第十电阻的第二端连接所述运算放大器的反相输入端，所述第十二电阻的第一端连接所述第十电阻的第二端，所述第十二电阻的第二端连接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端连接所述电压比较电路的第一输入端。

5.根据权利要求2所述的短路保护电路，其特征在于，所述电压比较电路包括：第十三电阻，第十四电阻和比较器；

所述第十三电阻的第一端连接所述差分运放电路的输出端，所述第十三电阻的第二端连接所述比较器的反相输入端；

所述第十四电阻的第一端连接所述参考电压，所述第十四电阻的第二端连接所述比较器的同相输入端，所述比较器的输出端连接所述短路保护单元。

6.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述电流检测单元包括：第二电阻；

所述第二电阻的第一端与所述开关单元的第二端和所述短路保护单元的电流检测端连接，所述第二电阻的第二端接地。

7.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护单元包括：第四电阻，第十五电阻，第十六电阻，第十七电阻，第十八电阻，第一电容，第一开关管，第二开关管和第三开关管；

所述第十五电阻的第一端连接电源电压，所述第十五电阻的第二端连接所述第三开关管的第二端，所述第三开关管的第二端还与所述电压检测单元的输出端和所述第十六电阻的第一端连接，所述第十六电阻的第二端与所述第三开关管的第一端连接，所述第三开关管的第三端与所述第一开关管的第一端连接；

所述第一开关管的第二端接地，所述第一开关管的第三端与所述第三开关管的第一端连接，所述第四电阻的第一端连接所述电流检测单元，所述第四电阻的第二端与所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第一端还与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地；

所述第十七电阻的第一端与所述第三开关管的第三端连接，所述第十七电阻的第二端与所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第一端还与所述第十八电阻的第一端连接，所述第十八电阻的第二端接地，所述第二开关管的第二端接地，所述第二开关管的第三端与所述开关单元的第三端连接。

8.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，还包括：控制单元；

所述控制单元与所述开关单元连接，用于输出驱动信号。

9.根据权利要求8所述的短路保护电路，其特征在于，所述开关单元包括：第一开关；

所述第一开关的第一端连接所述负载单元，所述第一开关的第二端连接所述电流检测单元，所述第一开关的第三端连接所述控制单元的控制端。

10.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，还包括：供电接口；

所述供电接口与所述负载单元连接，用于给所述负载单元提供电源。

11.一种驱动电源，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的短路保护电路。

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