CN218388013U - 一种内置输出短路保护的升压恒流驱动电路 - Google Patents

一种内置输出短路保护的升压恒流驱动电路 Download PDF

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秦文超
李纯珍
简明珠
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Abstract

本实用新型提供了一种内置输出短路保护的升压恒流驱动电路，包括整流滤波模块、升压恒流驱动模块、短路保护模块；所述整流滤波模块用于将AC电压信号转换为DC电压信号；所述升压恒流驱动模块用于对所述DC电压信号进行升压处理和滤波处理，得到驱动电压；所述短路保护电路串接在所述升压恒流驱动模块的输出端和待驱动的负载之间，用于当所述负载正常时将所述驱动电压提供至所述负载以驱动所述负载，当所述负载发生短路时断开所述驱动电压与所述负载之间的电流通路，以保护所述升压恒流驱动模块。本实用新型实现了对升压恒流驱动电路的短路保护，达到负载短路时对驱动电源、负载及输入电网的保护，避免次生灾害的发生。

Description

一种内置输出短路保护的升压恒流驱动电路
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种内置输出短路保护的升压恒流驱动电路。
背景技术
在电子电源领域，现有技术主要存在三种基本的DC-DC电路变换拓扑结构，分别是降压型Buck、升压型Boost以及升降压型Buck-Boost。其中升压型Boost拓扑由于在LED照明电源驱动中能直接带来高PF、低谐波、高效率等特点，在业内终端LED灯厂商得到广泛的应用。
现有的LED灯通常是把驱动电源和LED灯板分开设计，用焊线方式将驱动电源和LED灯板连接起来。当LED灯板发生短路时，驱动电源一直短路产生热源，进而造成驱动电源和灯具过热烧毁，严重时会导致整个电网短路以及灯具起火事故。
因此，如何对灯具的升压恒流驱动电源进行输出短路保护成为亟需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种内置输出短路保护的升压恒流驱动电路，以解决现有的升压恒流驱动电路存在的负载短路风险问题。
本实用新型的是这样实现的，一种内置输出短路保护的升压恒流驱动电路，包括：
整流滤波模块、升压恒流驱动模块、短路保护模块；
所述整流滤波模块的输入端连接市电，输出端与所述升压恒流驱动模块的输入端连接；
所述升压恒流驱动模块的输出端与所述短路保护模块的输入端连接；
所述整流滤波模块用于将AC电压信号转换为DC电压信号；所述升压恒流驱动模块用于对所述DC电压信号进行升压处理和滤波处理，得到驱动电压；
所述短路保护电路串接在所述升压恒流驱动模块的输出端和待驱动的负载之间，用于当所述负载正常时将所述驱动电压提供至所述负载以驱动所述负载，当所述负载发生短路时断开所述驱动电压与所述负载之间的电流通路，以保护所述升压恒流驱动模块。
可选地，所述升压恒流驱动模块包括：
电感、二极管、第一电容、升压型恒流驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻；
所述电感的第一端与所述整流滤波模块的输出端连接，第二端与所述二极管的正极之间的共接点与所述升压型恒流驱动芯片的内置MOS漏极端连接；
所述二极管的负极与所述第一电容的正极、所述升压型恒流驱动芯片的高压供电输入端、所述第一电阻的第一端之间的共接点，作为所述升压恒流驱动模块的输出端；
所述第一电阻的第二端和第二电阻的第一端共接于所述升压型恒流驱动芯片的过压保护信号采集端；
所述升压型恒流驱动芯片的电流采样端与所述第三电阻的第一端连接；
所述升压型恒流驱动芯片的负载负极端与所述短路保护模块的回流端、所述负载的负极连接；
所述第三电阻的第二端、所述第二电阻的第二端、所述升压型恒流驱动芯片的GND端、所述第一电容的负极接地。
可选地，所述短路保护模块包括：
第四电阻、第五电阻、第六电阻、三极管、第七电阻、MOS管、第八电阻、单向导通二极管、第二电容；
所述第四电阻的第一端与所述升压恒流驱动模块的输出端连接；
所述第四电阻的第二端、所述MOS管的漏极共接于所述第五电阻的第一端；
所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端之间的共接点与所述三极管的基极连接；
所述三极管的集电极与所述第七电阻的第一端连接；
所述第七电阻的第二端与所述MOS管的栅极连接；
所述MOS管的源极、所述第八电阻的第一端、所述单向导通二极管的负极共接于所述升压恒流驱动模块的输出端；
所述单向导通二极管的正极、所述第八电阻的第二端、所述第二电容的第一端共接于所述MOS管的栅极；
所述三极管的发射极、所述第二电容的第二端、所述第六电阻的第二端之间的共接点作为所述短路保护模块的回流端；
其中，负载并接在所述第五电阻的第一端和第六电阻的第二端之间。
可选地，所述整流滤波模块包括：
桥式整流电路、第三电容；
所述桥式整流电路的第一端与交流电网的火线连接，第二端与所述交流电网的地线连接；
所述桥式整流电路的第三端与所述第三电容的第一端之间的共接点作为所述整流滤波模块的输出端；
所述桥式整流电路的第四端与所述第三电容的第二端共接于地。
可选地，所述待驱动的负载为LED灯串。
可选地，所述MOS管为绝缘栅耗尽型P-MOS管。
可选地，所述三极管为NPN型三极管。
本实用新型提供的内置输出短路保护的升压恒流驱动电路由整流滤波模块、升压恒流驱动模块、短路保护模块组成，其中，所述短路保护模块串接在所述升压恒流驱动模块的输出端和待驱动的负载之间，所述整流滤波模块用于将AC电压信号转换为DC电压信号，所述升压恒流驱动模块用于对所述DC电压信号进行升压处理和滤波处理，得到驱动电压，所述短路保护模块用于当所述负载正常时将所述驱动电压提供至所述负载以驱动所述负载，当所述负载发生短路时断开所述驱动电压与所述负载之间的电流通路，以保护所述升压恒流驱动模块；从而实现了对升压恒流驱动电路的短路保护，达到负载短路时对驱动电源、负载及输入电网的保护，避免次生灾害的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一实施例提供的内置输出短路保护的升压恒流驱动电路的结构示意图；
图2是本实用新型另一实施例提供的内置输出短路保护的升压恒流驱动电路的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
为了防范负载短路时可能引起的驱动电源过热烧毁、整个电网短路以及起火事故，本实用新型提供了一种内置输出短路保护的升压恒流驱动电路，包括整流滤波模块、升压恒流驱动模块、短路保护模块，其中，所述短路保护模块串接在所述升压恒流驱动模块的输出端和待驱动的负载之间，所述整流滤波模块用于将AC电压信号转换为DC电压信号，所述升压恒流驱动模块用于对所述DC电压信号进行升压处理和滤波处理，得到驱动电压，所述短路保护模块用于当所述负载正常时将所述驱动电压提供至所述负载以驱动所述负载，当所述负载发生短路时断开所述驱动电压与所述负载之间的电流通路，以保护所述升压恒流驱动模块；从而实现了对升压恒流驱动电路的短路保护，达到负载短路时对驱动电源、负载及输入电网的保护，避免次生灾害的发生。
在本实用新型实施例中，如图1所示，所述内置输出短路保护的升压恒流驱动电路包括：
整流滤波模块10、升压恒流驱动模块20、短路保护模块30；
所述整流滤波模块10的输入端连接市电，输出端与所述升压恒流驱动模块20的输入端连接；
所述升压恒流驱动模块20的输出端与所述短路保护模块30的输入端连接；
所述整流滤波模块10用于将AC电压信号转换为DC电压信号；所述升压恒流驱动模块20用于对所述DC电压信号进行升压处理和滤波处理，得到驱动电压；
所述短路保护电路30串接在所述升压恒流驱动模块20的输出端和待驱动的负载之间，用于当所述负载正常时将所述驱动电压提供至所述负载以驱动所述负载，当所述负载发生短路时断开所述驱动电压与所述负载之间的电流通路，以保护所述升压恒流驱动模块20。
在这里，所述短路保护电路30能够检测出负载是否发生短路。如果负载正常，则使升压恒流驱动模块20输出的驱动电压加在所述负载上以正常驱动负载。如果负载发生短路时，则断开升压恒流驱动模块20与所述负载之间的通路，使得驱动电压无法流经负载，从而实现了对升压恒流驱动电路的短路保护，达到负载短路时对驱动电源、负载及输入电网的保护，有效地避免了次生灾害的发生。
可选地，作为本实用新型的一个优选示例，如图2所示，所述整流滤波模块10包括：
桥式整流电路11、第三电容C3；
所述桥式整流电路11的第一端与交流电网的火线L连接，第二端与所述交流电网的地线N连接；
所述桥式整流电路11的第三端与所述第三电容C3的第一端之间的共接点作为所述整流滤波模块10的输出端；
所述桥式整流电路11的第四端与所述第三电容C3的第二端共接于地。
在这，所述火线L和地线N连接交流电网，然后经过桥式整流电路11内部的四个二极管D11、D12、D13、D14和第三电容C3组成的桥式整流滤波网络，将AC电压信号转换为DC电压信号。
可选地，所述升压恒流驱动模块20包括：
电感L1、二极管D1、第一电容C1、升压型恒流驱动芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3；
所述电感L1的第一端与所述整流滤波模块10的输出端连接，第二端与所述二极管D1的正极之间的共接点与所述升压型恒流驱动芯片U1的DRAIN内置MOS漏极端连接；
所述二极管D1的负极与所述第一电容C1的正极、所述升压型恒流驱动芯片U1的HV高压供电输入端、所述第一电阻R1的第一端之间的共接点，作为所述升压恒流驱动模块20的输出端；
所述第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端共接于所述升压型恒流驱动芯片U1的OVP过压保护信号采集端；
所述升压型恒流驱动芯片U1的CS电流采样端与所述第三电阻R3的第一端连接；
所述升压型恒流驱动芯片U1的LED-负载负极端与所述短路保护模块30的回流端、所述负载的负极连接；
所述第三电阻R3的第二端、所述第二电阻R2的第二端、所述升压型恒流驱动芯片U1的GND端、所述第一电容C1的负极接地。
可选地，所述第一电容C1优选为滤波电容。
在这里，电感L1、升压型恒流驱动芯片U1内置的N-MOS管、二极管D1组成升压网络，整流滤波后的DC电压经该升压网络升压处理后，再经过第一电容C1的滤波处理，得到驱动电压。其中，所述第一电阻R1和第二电阻R2用于限制升压恒流驱动电路的空载电压。所述第三电阻R3用于设置升压型恒流驱动电路的恒流电流大小。所述升压型恒流驱动芯片U1通过控制内部N-MOS管的工作状态，根据设置输出电流的大小调整所述N-MOS管的栅极的导通和关断时间，从而控制负载的恒流电流大小。具体地，所述升压型恒流驱动芯片U1在上电工作后，内部N-MOS导通，使电感L1蓄能，当CS脚通过第三电阻R3检测到电压达到预设电压点后，会关断内部N-MOS。此时第三电容C3上面整流的电压会和电感L1存储的能量一起叠加通过二极管D1一起给负载供电，从而实现升压恒流输出。
可选地，所述短路保护模块包括：
第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、三极管TV、第七电阻R7、MOS管Q、第八电阻R8、单向导通二极管ZD、第二电容C2；
所述第四电阻R4的第一端与所述升压恒流驱动模块20的输出端连接；
所述第四电阻R4的第二端、所述MOS管Q的漏极共接于所述第五电阻R5的第一端；
所述第五电阻R5的第二端与所述第六电阻R6的第一端之间的共接点与所述三极管TV的基极连接；
所述三极管TV的集电极与所述第七电阻R7的第一端连接；
所述第七电阻R7的第二端与所述MOS管Q的栅极连接；
所述MOS管Q的源极、所述第八电阻R8的第一端、所述单向导通二极管ZD的负极共接于所述升压恒流驱动模块20的输出端；
所述单向导通二极管ZD的正极、所述第八电阻R8的第二端、所述第二电容C2的第一端共接于所述MOS管Q的栅极；
所述三极管TV的发射极、所述第二电容C2的第二端、所述第六电阻R6的第二端之间的共接点作为所述短路保护模块30的回流端；
其中，负载并接在所述第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第二端之间。
在这里，当所述升压型恒流驱动芯片U1内部的N-MOS管关闭后，第三电容C3的滤波电压叠加电感L1的能量用于给负载提供电能。由于本实用新型实施例新增了所述短路保护模块30，即使负载存在短路也不会使驱动电源输出短路，从而有效地规避了现有驱动芯片和电路架构的使用风险。
本实用新型实施例在现有的升压恒流驱动电路中的二极管D1和负载之间串入所述短路保护模块30。其中，所述MOS管Q优选为绝缘栅耗尽型P-MOS管。所述三极管TV用作负载串短路检测开关三极管，优选为NPN型三极管。所述第五电阻R5和第六电阻R6用作负载串短路检测分压电阻，第四电阻R4用作升压输入检测电阻，为超大阻值电阻。单向导通二极管ZD用于对所述MOS管Q进行钳位稳压，所述第八电阻R8用作所述MOS管Q的偏置电阻，所述第七电阻R7用作所述三极管TV的限流电阻，所述第二电容C2用作所述MOS管Q的驱动滤波电容。
当所述升压恒流驱动模块20正常工作时，所述二极管D1输出驱动电压，通过第四电阻R4为负载提供一个高压电信号。如果此时负载是正常的，则第五电阻R5和第六电阻R6产生分压，给三极管TV提供一个高电平，促使三极管TV导通。三极管TV导通之后，会通过第七电阻R7将MOS管Q的栅极电平拉低，MOS管Q导通，从而使得所述升压恒流驱动模块20输出的驱动电压经过MOS管Q之后加在负载上，实现负载恒流输出，升压恒流驱动电路正常运行。如果此时负载存在短路情况，则第五电阻R5和第六电阻R6上的电压几乎为零，两者的分压电压达不到对三极管TV的导通电压，由于单向通道二极管ZD的稳压作用和第八电阻R8的偏置作用，MOS管Q的栅极电压保持在高位，MOS管Q无法导通，从而使得所述升压恒流驱动模块20输出的驱动电压无法加到负载上，负载上无电流通过，从而有效地避免了负载串短路，达到对驱动电源和输入电网的保护，避免发生次生灾害。
可选地，作为本实用新型的一个优选实例，所述负载优选为LED灯。
应当理解，上述功能模式仅为本实用新型的一个实施例，并不用于限制本实用新型。在其他的一些实施例中，也可以根据实际需要设置功能模式具体控制逻辑。
以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种内置输出短路保护的升压恒流驱动电路，其特征在于，包括：
整流滤波模块、升压恒流驱动模块、短路保护模块；
所述整流滤波模块的输入端连接市电，输出端与所述升压恒流驱动模块的输入端连接；
所述升压恒流驱动模块的输出端与所述短路保护模块的输入端连接；
所述整流滤波模块用于将AC电压信号转换为DC电压信号；所述升压恒流驱动模块用于对所述DC电压信号进行升压处理和滤波处理，得到驱动电压；
所述短路保护电路串接在所述升压恒流驱动模块的输出端和待驱动的负载之间，用于当所述负载正常时将所述驱动电压提供至所述负载以驱动所述负载，当所述负载发生短路时断开所述驱动电压与所述负载之间的电流通路，以保护所述升压恒流驱动模块。
2.如权利要求1所述的内置输出短路保护的升压恒流驱动电路，其特征在于，所述升压恒流驱动模块包括：
电感、二极管、第一电容、升压型恒流驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻；
所述电感的第一端与所述整流滤波模块的输出端连接，第二端与所述二极管的正极之间的共接点与所述升压型恒流驱动芯片的内置MOS漏极端连接；
所述二极管的负极与所述第一电容的正极、所述升压型恒流驱动芯片的高压供电输入端、所述第一电阻的第一端之间的共接点，作为所述升压恒流驱动模块的输出端；
所述第一电阻的第二端和第二电阻的第一端共接于所述升压型恒流驱动芯片的过压保护信号采集端；
所述升压型恒流驱动芯片的电流采样端与所述第三电阻的第一端连接；
所述升压型恒流驱动芯片的负载负极端与所述短路保护模块的回流端、所述负载的负极连接；
所述第三电阻的第二端、所述第二电阻的第二端、所述升压型恒流驱动芯片的GND端、所述第一电容的负极接地。
3.如权利要求1或2所述的内置输出短路保护的升压恒流驱动电路，其特征在于，所述短路保护模块包括：
第四电阻、第五电阻、第六电阻、三极管、第七电阻、MOS管、第八电阻、单向导通二极管、第二电容；
所述第四电阻的第一端与所述升压恒流驱动模块的输出端连接；
所述第四电阻的第二端、所述MOS管的漏极共接于所述第五电阻的第一端；
所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端之间的共接点与所述三极管的基极连接；
所述三极管的集电极与所述第七电阻的第一端连接；
所述第七电阻的第二端与所述MOS管的栅极连接；
所述MOS管的源极、所述第八电阻的第一端、所述单向导通二极管的负极共接于所述升压恒流驱动模块的输出端；
所述单向导通二极管的正极、所述第八电阻的第二端、所述第二电容的第一端共接于所述MOS管的栅极；
所述三极管的发射极、所述第二电容的第二端、所述第六电阻的第二端之间的共接点作为所述短路保护模块的回流端；
其中，负载并接在所述第五电阻的第一端和第六电阻的第二端之间。
4.如权利要求3所述的内置输出短路保护的升压恒流驱动电路，其特征在于，所述整流滤波模块包括：
桥式整流电路、第三电容；
所述桥式整流电路的第一端与交流电网的火线连接，第二端与所述交流电网的地线连接；
所述桥式整流电路的第三端与所述第三电容的第一端之间的共接点作为所述整流滤波模块的输出端；
所述桥式整流电路的第四端与所述第三电容的第二端共接于地。
5.如权利要求1或2所述的内置输出短路保护的升压恒流驱动电路，其特征在于，所述待驱动的负载为LED灯串。
6.如权利要求3所述的内置输出短路保护的升压恒流驱动电路，其特征在于，所述MOS管为绝缘栅耗尽型P-MOS管。
7.如权利要求3所述的内置输出短路保护的升压恒流驱动电路，其特征在于，所述三极管为NPN型三极管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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