WO2014187018A1 - 短路保护电路以及具有短路保护电路的电子装置 - Google Patents

短路保护电路以及具有短路保护电路的电子装置 Download PDF

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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to a protection circuit, and more particularly to a short circuit protection circuit and an electronic device having a short circuit protection circuit. Background technique
  • the current LED backlight group usually controls the turn-on or turn-off of the LED string through a control chip (IC), and the current supplied by the power source is shunted and supplied to the control chip and the LED, respectively.
  • IC control chip
  • the circuit does not now set protection for this LED string when it is shorted. Summary of the invention
  • the invention provides an electronic device and a short circuit protection circuit, which can effectively protect when the LED module is short-circuited at both ends.
  • An electronic device includes a power source, an LED module, and a short circuit protection circuit.
  • the LED module includes a positive input terminal and a controlled terminal.
  • the power supply includes an output terminal, and the short circuit protection circuit includes a control unit, a feedback module, a comparison module, and a trigger. Module.
  • the control unit includes a power supply end, a control end, and a trigger end. The output end of the power supply is electrically connected to the positive input terminal of the LED module and the power supply end of the control unit, and is used for supplying power to the LED module and the control unit, and the control end of the control unit and the LED module are controlled The end connection is used to control whether the LED module is in working or not working state.
  • the anti-f module is connected between the positive input terminal of the LED module and the ground, and is used for detecting the voltage of the positive input terminal of the LED module to generate a feedback voltage.
  • the comparison module is coupled to the feedback module for comparing the feedback voltage with a reference voltage and generating a first comparison signal when the feedback voltage is less than the reference voltage.
  • the triggering module is connected to the comparing module and the triggering end of the control unit, and is configured to generate a closing trigger signal to the triggering end of the control unit when the first comparison signal output by the comparing module is received, triggering the control unit to control The LED module does not work.
  • the comparison module further generates a second ratio when the feedback voltage is greater than or equal to the reference voltage
  • the triggering module is further configured to: when receiving the first comparison signal output by the comparison module, generate an opening trigger signal, and trigger the control unit to control the LED module to operate.
  • the feedback voltage generated by the feedback module is proportional to the voltage of the positive input terminal of the LED module.
  • the reference voltage is generated when the comparison module compares the feedback voltage to the reference voltage, and the trigger module generates a shutdown trigger signal, and triggers the control unit to control the LED module not to operate.
  • the LED module comprises a plurality of LED branches connected in parallel between the positive input terminal and the ground, each LED branch comprises a plurality of LED lamps connected in series and a first NMOS transistor, wherein each LED branch The LED lamp is positively connected between the positive input terminal 201 and the drain of the first NMOS transistor, the source of the first NMOS transistor is grounded, and the gate constitutes a controlled end.
  • the feedback module includes a first resistor and a second resistor connected in series between the positive input terminal of the LED module and the ground, and the connection node of the first resistor and the second resistor form a feedback end, and the voltage of the positive input terminal passes through The voltage formed on the feedback terminal after the first resistor and the second resistor are divided is the feedback voltage generated by the feedback module.
  • the comparison module includes an operational amplifier, the operational amplifier includes a non-inverting input terminal, an inverting input terminal, and an output terminal, the non-inverting input terminal is connected to the reference voltage, and the inverting input terminal is connected to the feedback end of the feedback module.
  • the triggering module includes a third resistor, a fourth resistor, and a second NMOS transistor; the third resistor and the fourth resistor are connected in series between a voltage terminal and the ground, and the connection node of the third resistor and the fourth resistor The drain of the second NMOS transistor is connected to the trigger terminal of the control unit, the source of the second NMOS transistor is grounded, and the gate is connected to the output terminal of the operational amplifier.
  • Each LED branch of the LED module further includes a fifth resistor connected between the first NMOS transistor and the ground
  • the control unit further includes a plurality of signal pins
  • the fifth resistor of the LED branches is away from the ground
  • the terminals are also connected to the signal pins of the control unit one by one, wherein the signal terminals of the control unit are used to respectively detect currents of the respective LED branches.
  • the control unit further includes a feedback pin, the feedback pin is connected to the feedback end of the feedback module, the control unit further includes a gate pin, the short circuit protection circuit further includes a third NMOS transistor, the third The drain of the NMOS transistor is electrically connected to the voltage terminal, the source is grounded through a sixth resistor, and the gate is connected to the gate pin.
  • the control unit is configured to control the third NMOS transistor by outputting a pulse width modulation signal through the gate pin. Conduction Or cut off, and the output voltage of the output end of the power source is converted into a switching power supply signal to supply power to the LED module, and the control unit controls the duty of the pulse width modulation signal output by the gate pin according to the feedback voltage received by the feedback pin. Ratio, thereby changing the size of the switching power supply signal.
  • the electronic device is one of a television, a display, a mobile phone, and a tablet computer that use an LED module as a backlight.
  • a short circuit protection circuit is used for protecting a short circuit of an LED module of an electronic device.
  • the LED module of the electronic device includes a positive input terminal and a controlled terminal, and the short circuit protection circuit includes a control unit, a feedback module, and a comparison module. And the trigger module.
  • the control unit includes a control end and a trigger end. The control end of the control unit is connected to the controlled end of the LED module for controlling the LED module to be in a working or non-working state.
  • the feedback module is connected between the positive input end of the LED module and the ground, and is used for detecting the voltage of the positive input terminal of the LED module to generate a feedback voltage.
  • the comparison module is coupled to the feedback module for comparing the feedback voltage with a reference voltage and generating a first comparison signal when the feedback voltage is less than the reference voltage.
  • the triggering module is connected to the comparing module and the triggering end of the control unit, and is configured to generate a closing trigger signal to the triggering end of the control unit when the first comparison signal output by the comparing module is received, triggering the control unit to control The LED module does not work.
  • the comparison module is further configured to generate a second comparison signal when the feedback voltage is greater than or equal to the reference voltage, and the triggering module is further configured to generate an enable trigger signal when receiving the first comparison signal output by the comparison module, The control unit is triggered to control the operation of the LED module.
  • the feedback voltage generated by the feedback module is proportional to the voltage of the positive input terminal of the LED module.
  • the reference voltage is generated when the comparison module compares the feedback voltage to the reference voltage, and the trigger module generates a shutdown trigger signal, and triggers the control unit to control the LED module not to operate.
  • the LED module comprises a plurality of LED branches connected in parallel between the positive input terminal and the ground, each LED branch comprises a plurality of LED lamps connected in series and a first NMOS transistor, wherein each LED branch The LED lamp is positively connected between the positive input terminal 201 and the drain of the first NMOS transistor, the source of the first NMOS transistor is grounded, and the gate constitutes a controlled end.
  • the feedback module includes a first resistor and a second resistor connected in series between the positive input terminal of the LED module and the ground, and the connection node of the first resistor and the second resistor constitute a feedback terminal, the positive input
  • the voltage formed on the feedback terminal after the voltage of the terminal is divided by the first resistor and the second resistor is the feedback voltage generated by the feedback module.
  • the comparison module includes an operational amplifier, the operational amplifier includes a non-inverting input terminal, an inverting input terminal, and an output terminal, the non-inverting input terminal is connected to the reference voltage, and the inverting input terminal is connected to the feedback end of the feedback module.
  • the triggering module includes a third resistor, a fourth resistor, and a second NMOS transistor; the third resistor and the fourth resistor are connected in series between a voltage terminal and the ground, and the connection node of the third resistor and the fourth resistor The drain of the second NMOS transistor is connected to the trigger terminal of the control unit, the source of the second NMOS transistor is grounded, and the gate is connected to the output terminal of the operational amplifier.
  • Each LED branch of the LED module further includes a fifth resistor connected between the first NMOS transistor and the ground
  • the control unit further includes a plurality of signal pins
  • the fifth resistor of the LED branches is away from the ground
  • the terminals are also connected to the signal pins of the control unit one by one, wherein the signal terminals of the control unit are used to respectively detect currents of the respective LED branches.
  • the control unit 10 further includes a feedback pin, the feedback pin is connected to the feedback end of the feedback module, the control unit further includes a gate pin, the short circuit protection circuit further includes a third NMOS transistor, the first The drain of the three NMOS transistor is electrically connected to the voltage terminal, the source is grounded through a sixth resistor, and the gate is connected to the gate pin.
  • the control unit is configured to control the third NMOS by outputting a pulse width modulation signal through the gate pin.
  • the tube is turned on or off, and the output voltage of the output end of the power source is converted into a switching power supply signal to supply power to the LED module.
  • the control unit controls the pulse width modulation signal output by the gate pin according to the feedback voltage received by the feedback pin. The duty cycle, thereby changing the size of the switching power supply signal.
  • the electronic device and the short circuit protection circuit of the present invention can effectively protect the LED module from being damaged when it is short-circuited at both ends, thereby preventing damage of the control unit.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device having a short circuit protection circuit according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a detailed circuit diagram of the electronic device having the short circuit protection circuit shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 100 (hereinafter referred to as an electronic device 100 ) having a short circuit protection circuit according to the present invention.
  • the electronic device 100 includes a power source 10, an LED module 20, and a short circuit protection circuit 30.
  • the LED module 20 includes a positive input terminal 201 and a controlled terminal 202.
  • the control unit 31 includes a power supply terminal ISEN, a control terminal CP, and a trigger terminal ULVO.
  • the power supply 10 includes an output terminal Vin, and the output terminal Vin of the power supply 10 is electrically connected to the positive input terminal 201 of the LED module 20 and the power supply terminal ISEN of the control unit 31.
  • the power supply 10 is used for the LED module 20 and the control unit. 31 power supply.
  • the power source 10 can be a battery or a power adapter or the like.
  • the short circuit protection circuit 30 includes a control unit 31, a feedback module 32, a comparison module 33, and a trigger module 34.
  • the control terminal CP of the control unit 31 is connected to the controlled end 202 of the LED module 20.
  • the control unit 31 is used to control the LED module 20 to work or not.
  • the feedback module 32 is connected between the positive input terminal 201 of the LED module 20 and the ground for detecting the voltage of the positive input terminal 201 of the LED module 20 to generate a feedback voltage.
  • the comparison module 33 is coupled to the feedback module 32 and the trigger module 34 for comparing the feedback voltage with a reference voltage Vref and generating a first comparison signal when the feedback voltage is less than the reference voltage Vref.
  • the triggering module 34 is further connected to the triggering terminal ULVO of the control unit 31, and is configured to generate a closing trigger signal to the triggering end of the control unit 31 when the first comparison signal output by the comparing module 33 is received, triggering the control.
  • Unit 31 controls the LED module to not operate.
  • the comparison module 33 also generates a second comparison signal when the feedback voltage is greater than or equal to the reference voltage Vref.
  • the triggering module 34 is configured to generate an enable trigger signal when the first comparison signal output by the comparison module 33 is received, and trigger the control unit 31 to control the operation of the LED module.
  • the feedback voltage generated by the feedback module 32 is proportional to the voltage of the positive input terminal 201 of the LED module 20. Therefore, when the voltage across the LED module 20 is short-circuited, the voltage of the positive input terminal 201 decreases, and the feedback voltage generated by the feedback module 32 decreases correspondingly less than the reference voltage, and the comparison module 33 compares the feedback voltage to be smaller than the reference.
  • the first comparison signal is generated when the voltage Vref is generated, and the trigger module 34 generates a shutdown trigger signal correspondingly, and triggers the control unit 31 to control the LED module not to operate. Thereby, the short circuit protection function is realized.
  • the electronic device 100 further includes a voltage conversion circuit 40 for converting the power supply voltage provided by the power supply 10 into a suitable voltage to supply power to the LED module 20, the control unit 31, and the like.
  • the voltage conversion circuit 40 can be omitted, and the voltage output by the power source 10 is the voltage of the appropriate LED module 20 and the control unit 31.
  • the power source 10 can integrate a voltage conversion function to output different voltages.
  • the electronic device 100 can be a television, a display, a mobile phone, a tablet, or the like that uses the LED module 20 as a backlight.
  • the LED module 20 includes a plurality of LED branches 21 connected in parallel between the positive input terminal 201 and the ground.
  • Each of the LED branches 21 includes a plurality of LED lamps D1 and an NMOS transistor Q1 connected in series.
  • the LED lamp D1 of each LED branch is positively connected between the positive input terminal 201 and the drain of the NMOS transistor Q1.
  • the source of the NMOS transistor is grounded and the gate constitutes a controlled terminal 202.
  • the feedback module 32 includes a first resistor R1 and a second resistor R2 connected in series between the positive input terminal 201 of the LED module 20 and the ground.
  • the connection node of the first resistor R1 and the second resistor R2 constitutes a feedback terminal 321 .
  • the voltage formed on the feedback terminal 321 after the voltage of the positive input terminal 201 is divided by the first resistor and the second resistor generates a feedback voltage for the feedback module 32. Specifically, if the voltage of the positive input terminal 201 of the LED module 20 is V+, the feedback voltage is R2*V+/(R1+R2).
  • the comparison module 33 includes an operational amplifier A1 including a non-inverting input terminal 331, an inverting input terminal 332, and an output terminal 333.
  • the non-inverting input terminal 331 is connected to the reference voltage Vref, and the inverting input terminal 332 is connected to the feedback terminal 321 of the feedback module 32.
  • the trigger module 34 includes a third resistor R3, a fourth resistor R4, and an NMOS transistor Q2.
  • the third resistor R3 and the fourth resistor R4 are connected in series between a voltage terminal Vcc and ground.
  • the connection node 341 of the third resistor R3 and the fourth resistor R4 is connected to the drain of the NMOS transistor Q2 and the trigger terminal ULVO of the control unit 31.
  • the source of the NMOS transistor Q2 is grounded, and the gate is connected to the output terminal 333 of the operational amplifier A1.
  • the voltage terminal Vcc can obtain a voltage from the power source 10, and the voltage terminal Vcc provides a voltage of 5V.
  • the control terminal CP of the control unit 31 comprises a number of control pins Cl, C2.
  • the control pins CI and C2 are respectively connected to the gates of the NMOS transistors Q1 of the LED branches 21 of the LED module 20.
  • the number of the control pins Cl, C2 is equal to the number of the LED branches 21.
  • the reference voltage Vref and the first resistor R1 and the second resistor R2 are preset, such that when the LED module 20 is working normally, the feedback voltage is greater than the reference voltage Vref, and when the LED module 20 When short circuited, the feedback voltage is less than the reference voltage Vref.
  • the reference voltage Vref is set to 0.5V, and the resistance of the first resistor R1 is 100 ohms.
  • the resistance of the second resistor is 10 ohms.
  • the feedback voltage is V+/11 less than 4/11 and less than 0.5V, that is, less than the reference voltage Vref.
  • the first comparison signal is a high level signal
  • the second comparison signal is a low level signal
  • the turn-off trigger signal is a low level signal
  • the turn-on trigger signal is a high level signal
  • the feedback voltage is less than the reference voltage Vref.
  • the operational amplifier A1 compares the feedback voltage to the reference voltage Vref, the output terminal 333 outputs a high-level signal to the gate of the NMOS transistor Q2. . Therefore, the NMOS transistor Q2 is turned on, and the trigger terminal ULVO of the control unit 31 is grounded through the turned-on NMOS transistor Q2 to obtain a low level signal. Therefore, when the trigger terminal ULVO receives the low-level shutdown trigger signal, the control unit 31 controls the LED module 20 to stop and stops working.
  • control unit 31 controls the LED branches 21 by outputting a low level signal to the gates of the NMOS transistors Q1 of the LED branches 21 of the LED module 20 through the control pins CI and C2.
  • the NMOS transistor Q1 is turned off, so that the LED module 20 is in an inoperative state.
  • the feedback voltage is greater than the reference voltage Vref.
  • the operational amplifier A1 compares the feedback voltage to be greater than the reference voltage Vref, the output terminal 333 outputs a low level signal to the gate of the NMOS transistor Q2. . Therefore, the NMOS transistor Q2 is turned off, and the trigger terminal ULVO of the control unit 31 is electrically connected to the voltage terminal Vcc through the third resistor R3 to obtain an enable trigger signal of the high level signal. Therefore, when the trigger terminal ULVO receives the high-level turn-on trigger signal, the control unit 31 controls the LED module 20 to be turned on and operates.
  • the control unit 31 outputs a high level signal to the gates of the NMOS transistors Q1 of the LED branches 21 of the LED module 20 by controlling the pins C1 and C2 to control the LED branches 21.
  • the NMOS transistor Q1 is turned on, so that the LED module 20 is in an operating state.
  • the control unit 31 controls the LED module 20 to be turned on to output a pulse signal to the gate of the NMOS transistor Q1 in the LED branches 21 to control the NMOS transistors in the LED branches 21 .
  • Q1 alternately turns on and off, and causes LED branch 21 to be in a switching power supply mode of operation. Therefore, when the LED module 20 is short-circuited at both ends, the circuit path of the LED module 20 can be cut off for rapid protection by the short-circuit protection circuit 30 of the present invention.
  • the voltage conversion circuit 40 includes a transformer coil L1.
  • the transformer coil L1 converts the voltage output from the power source 10 into a suitable voltage and supplies it to the LED module 20.
  • the electronic device 100 further includes a diode D2 connected between the transformer coil L1 and the positive input terminal V+ for preventing reverse current.
  • Each LED branch 21 of the LED module 20 further includes a resistor R connected between the NMOS transistor Q1 and the ground.
  • the control unit 10 further includes a plurality of signal pins S1 S S2, and the terminals R of the LED branches 21 remote from the ground are also connected to the signal pins S1 S S2 of the control unit 10.
  • the signal terminals S1 S S2 of the control unit 10 are equal to the number of the LED branches 21 . Obviously, according to the change in the number of the LED branches 21, the number of the signal pins S1 to S2 of the control unit 10 also changes accordingly.
  • the signal terminals S1 S S2 of the control unit 10 are used to respectively detect the current of the corresponding LED branch 21 for further control by the control unit 10.
  • control unit 10 further includes a feedback pin FB, and the feedback pin FB is connected to the feedback terminal 321 of the feedback module 32.
  • the control unit 10 is configured to receive according to the feedback pin FB.
  • the feedback module 32 generates a feedback voltage to control the voltage output to the LED module 20.
  • control unit 10 further includes a gate pin G1.
  • the short protection circuit 30 further includes an NMOS transistor Q3.
  • the drain of the NMOS transistor Q3 is electrically connected to the voltage terminal, and the source is grounded through a resistor R5.
  • the gate is connected to the gate pin G1.
  • the control unit 10 is configured to control the NMOS transistor Q3 to be turned on or off by outputting a pulse width modulation (PWM) signal through the gate pin G1, and the voltage outputted from the output terminal Vin of the power supply 10 is converted into a switching power supply signal.
  • PWM pulse width modulation
  • the control unit 10 controls the duty ratio of the pulse width modulation signal output from the gate pin G1 according to the feedback voltage received by the feedback pin FB, thereby changing the magnitude of the switching power supply signal, that is, changing the voltage output to the LED module 20.
  • the power supply terminal ISEN of the control unit 31 is further electrically connected to the output terminal Vin of the power source 10 through the NMOS transistor Q3, and the voltage output from the power source 10 is received through the NMOS transistor Q3.
  • the power supply terminal ISEN can be directly connected to the output terminal Vin of the power supply 10.
  • the NMOS transistors Q1, Q2, and Q3 of the present invention may be replaced by NPN transistors. Obviously, in other embodiments, the NMOS transistors Q1, Q2, and Q3 may also be PMOS transistors or PNP transistors. Wherein, the short circuit protection circuit 30 of the present invention further includes other components, which are not related to the improvement of the present invention, so Said.

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

一种短路保护电路，用于对一电子装置的LED模组发生短路时进行保护，该短路保护电路包括控制单元、反馈模块、比较模块以及触发模块。该反馈模块连接于LED模组的正极输入端以及地之间，用于侦测LED模组的正极输入端的电压而产生一反馈电压。该比较模块与该反馈模块连接，用于将该反馈电压与一参考电压比较并在比较该反馈电压小于该参考电压时产生第一比较信号。该触发模块与该比较模块以及该控制单元的触发端连接，用于在接收到该比较模块输出的第一比较信号时，产生一关闭触发信号至该控制单元的触发端，触发该控制单元控制该LED模组不工作。本发明还提供一种电子装置。本发明的电子装置及短路保护电路，能在LED模组短路时提供保护。

Description

短路保护电路以及具有短路保护电路的电子装置 技术领域
本发明涉及一种保护电路， 特别涉及一种短路保护电路及具有短路保护电路 的电子装置。 背景技术
目前使用 LED (发光二极管， light-emitting diode )作为背光模组的电子装置 越来越多。 目前的 LED背^莫组， 通常通过控制芯片 ( IC )控制 LED串的导通或 截止， 电源提供的电流分流后分别提供给控制芯片以及 LED。 目前， 当 LED串两 端短路时，即输出短路时，容易造成 IC的损坏。然而，现在电路并没有针对该 LED 串短路时设置保护。 发明内容
本发明提供一种电子装置及短路保护电路， 能够在 LED模组两端短路时进行 有效的保护。
一种电子装置， 包括电源、 LED模组以及短路保护电路， 该 LED模组包括正 极输入端以及受控端， 该电源包括输出端， 该短路保护电路包括控制单元、 反馈 模块、 比较模块以及触发模块。 该控制单元包括供电端、 控制端以及触发端。 该 电源的输出端与该 LED模组的正极输入端以及控制单元的供电端电连接， 用于为 该 LED模组以及控制单元提供电源，该控制单元的控制端与该 LED模组的受控端 连接，用于控制该 LED模组处于工作或不工作状态。其中，该反^ f模块连接于 LED 模组的正极输入端以及地之间， 用于侦测 LED模组的正极输入端的电压而产生一 反馈电压。 该比较模块与该反馈模块连接用于将该反馈电压与一参考电压比较， 并在比较该反馈电压小于该参考电压时产生第一比较信号。 该触发模块与该比较 模块以及该控制单元的触发端连接， 用于在接收到该比较模块输出的第一比较信 号时， 产生一关闭触发信号至该控制单元的触发端， 触发该控制单元控制该 LED 模组不工作。
其中， 该比较模块还在比较该反馈电压大于或等于该参考电压时产生第二比 较信号， 该触发模块还用于在接收到该比较模块输出的第一比较信号时， 产生一 开启触发信号， 触发该控制单元控制该 LED模组工作。
其中，该反馈模块产生的反馈电压与该 LED模组的正极输入端的电压成正比， 当 LED模组两端的电压短路时， 该正极输入端的电压降低， 反馈模块产生的反馈 电压相应降低而小于该参考电压， 该比较模块比较该反馈电压小于该参考电压时 产生该第一比较信号， 触发模块相应产生一关闭触发信号， 而触发该控制单元控 制 LED模组不工作。
其中，该 LED模组包括多条并联于正极输入端以及地之间的 LED支路，每一 LED支路包括串联的多个 LED灯以及一第一 NMOS管， 其中， 每一 LED支路的 LED灯正向连接于该正极输入端 201 与该第一 NMOS 管的漏极之间 , 该第一 NMOS管的源极接地， 栅极构成受控端。
其中， 反馈模块包括串联于该 LED模组的正极输入端以及地之间的第一电阻 以及第二电阻， 该第一电阻以及第二电阻的连接节点构成一反馈端， 该正极输入 端的电压经过该第一电阻以及第二电阻分压后再该反馈端上形成的电压即为该反 馈模块产生的反馈电压。
其中， 该比较模块包括一运算放大器， 该运算放大器包括正相输入端、 反相 输入端以及输出端， 该正相输入端连接该参考电压， 该反相输入端与该反馈模块 的反馈端连接， 该触发模块包括第三电阻、 第四电阻以及第二 NMOS管； 该第三 电阻以及第四电阻串联于一电压端以及地之间， 该第三电阻与该第四电阻的连接 节点与该第二 NMOS管的漏极以及该控制单元的触发端连接，该第二 NMOS管的 源极接地， 栅极与该运算放大器的输出端连接。
其中， 该 LED模组的每一 LED支路还包括连接于第一 NMOS管以及地之间 的第五电阻， 该控制单元还包括若干信号引脚， 该些 LED支路的第五电阻远离地 的端还均与该控制单元的该些信号引脚一一连接， 其中， 该控制单元的该些信号 端用于分别侦测相应 LED支路的电流。
其中， 该控制单元还包括一反馈引脚， 该反馈引脚与该反馈模块的反馈端连 接， 该控制单元还包括一门引脚， 该短路保护电路还包括一第三 NMOS管， 该第 三 NMOS管的漏极与该电压端电连接， 源极通过一第六电阻接地， 栅极与该门引 脚连接， 该控制单元用于通过门引脚输出脉宽调制信号控制该第三 NMOS管导通 或截止， 而使得该电源的输出端输出的电压转换为开关电源信号而为 LED模组供 电， 该控制单元根据反馈引脚接收的反馈电压而控制门引脚输出的脉宽调制信号 的占空比， 从而改变该开关电源信号的大小。
其中， 该电子装置为使用 LED模组作为背光的电视机、 显示器、 手机、 平板 电脑中的一种。
一种短路保护电路， 用于对一电子装置的 LED模组发生短路时进行保护， 电 子装置的 LED模组包括正极输入端以及受控端， 该短路保护电路包括控制单元、 反馈模块、 比较模块以及触发模块。 该控制单元包括控制端以及触发端； 该控制 单元的控制端与该 LED模组的受控端连接，用于控制该 LED模组处于工作或不工 作状态。 其中， 该反馈模块连接于 LED模组的正极输入端以及地之间， 用于侦测 LED模组的正极输入端的电压而产生一反馈电压。该比较模块与该反馈模块连接， 用于将该反馈电压与一参考电压比较并在比较该反馈电压小于该参考电压时产生 第一比较信号。 该触发模块与该比较模块以及该控制单元的触发端连接， 用于在 接收到该比较模块输出的第一比较信号时， 产生一关闭触发信号至该控制单元的 触发端， 触发该控制单元控制该 LED模组不工作。
其中， 该比较模块还在比较该反馈电压大于或等于该参考电压时产生第二比 较信号， 该触发模块还用于在接收到该比较模块输出的第一比较信号时， 产生一 开启触发信号， 触发该控制单元控制该 LED模组工作。
其中，该反馈模块产生的反馈电压与该 LED模组的正极输入端的电压成正比， 当 LED模组两端的电压短路时， 该正极输入端的电压降低， 反馈模块产生的反馈 电压相应降低而小于该参考电压， 该比较模块比较该反馈电压小于该参考电压时 产生该第一比较信号， 触发模块相应产生一关闭触发信号， 而触发该控制单元控 制 LED模组不工作。
其中，该 LED模组包括多条并联于正极输入端以及地之间的 LED支路，每一 LED支路包括串联的多个 LED灯以及一第一 NMOS管， 其中， 每一 LED支路的 LED灯正向连接于该正极输入端 201 与该第一 NMOS 管的漏极之间 , 该第一 NMOS管的源极接地， 栅极构成受控端。
其中， 反馈模块包括串联于该 LED模组的正极输入端以及地之间的第一电阻 以及第二电阻， 该第一电阻以及第二电阻的连接节点构成一反馈端， 该正极输入 端的电压经过该第一电阻以及第二电阻分压后再该反馈端上形成的电压即为该反 馈模块产生的反馈电压。
其中， 该比较模块包括一运算放大器， 该运算放大器包括正相输入端、 反相 输入端以及输出端， 该正相输入端连接该参考电压， 该反相输入端与该反馈模块 的反馈端连接， 该触发模块包括第三电阻、 第四电阻以及第二 NMOS管； 该第三 电阻以及第四电阻串联于一电压端以及地之间， 该第三电阻与该第四电阻的连接 节点与该第二 NMOS管的漏极以及该控制单元的触发端连接，该第二 NMOS管的 源极接地， 栅极与该运算放大器的输出端连接。
其中， 该 LED模组的每一 LED支路还包括连接于第一 NMOS管以及地之间 的第五电阻， 该控制单元还包括若干信号引脚， 该些 LED支路的第五电阻远离地 的端还均与该控制单元的该些信号引脚一一连接， 其中， 该控制单元的该些信号 端用于分别侦测相应 LED支路的电流。
其中， 该控制单元 10还包括一反馈引脚， 该反馈引脚与该反馈模块的反馈端 连接， 该控制单元还包括一门引脚， 该短路保护电路还包括一第三 NMOS管， 该 第三 NMOS管的漏极与该电压端电连接， 源极通过一第六电阻接地， 栅极与该门 引脚连接， 该控制单元用于通过门引脚输出脉宽调制信号控制该第三 NMOS管导 通或截止， 而使得该电源的输出端输出的电压转换为开关电源信号而为 LED模组 供电， 该控制单元根据反馈引脚接收的反馈电压而控制门引脚输出的脉宽调制信 号的占空比， 从而改变该开关电源信号的大小。
本发明的电子装置及短路保护电路， 能够在 LED模组两端短路时进行有效的 保护， 防止控制单元的损坏。 附图说明
图 1是本发明一实施方式中具有短路保护电路的电子装置的模块架构图。 图 2是图 1所示的具有短路保护电路的电子装置的具体电路图。
具体实施方式
请参阅图 1 , 为本发明具有短路保护电路的电子装置 100 (以下称为电子装置 100 ) 的模块架构图。 该电子装置 100包括电源 10、 LED模组 20、 短路保护电路 30。 该 LED模组 20包括正极输入端 201以及受控端 202, 该控制单元 31包括供 电端 ISEN、 控制端 CP以及触发端 ULVO。
该电源 10包括输出端 Vin, 该电源 10的输出端 Vin与该 LED模组 20的正极 输入端 201以及控制单元 31的供电端 ISEN电连接， 该电源 10用于为 LED模组 20以及控制单元 31供电。 其中， 该电源 10可为电池或电源适配器等。
该短路保护电路 30包括控制单元 31、 反馈模块 32、 比较模块 33以及触发模 块 34。 其中， 该控制单元 31的控制端 CP与该 LED模组 20的受控端 202连接， 该控制单元 31用于控制 LED模组 20工作或不工作。
该反馈模块 32连接于 LED模组 20的正极输入端 201以及地之间， 用于侦测 LED模组 20的正极输入端 201的电压而产生一反馈电压。
该比较模块 33与该反馈模块 32以及该触发模块 34连接， 用于将该反馈电压 与一参考电压 Vref比较并在比较该反馈电压小于该参考电压 Vref时产生第一比较 信号。
该触发模块 34还与该控制单元 31的触发端 ULVO连接， 用于在接收到该比 较模块 33输出的第一比较信号时， 产生一关闭触发信号至该控制单元 31的触发 端， 触发该控制单元 31控制该 LED模组不工作。
其中，该比较模块 33还在比较该反馈电压大于或等于该参考电压 Vref时产生 第二比较信号。 该触发模块 34用于在接收到该比较模块 33输出的第一比较信号 时， 产生一开启触发信号， 触发该控制单元 31控制该 LED模组工作。
其中， 该反馈模块 32产生的反馈电压与该 LED模组 20的正极输入端 201的 电压成正比。 从而， 当 LED模组 20两端的电压短路时， 该正极输入端 201的电 压降低， 而使得反馈模块 32产生的反馈电压相应降低而小于该参考电压， 该比较 模块 33比较该反馈电压小于该参考电压 Vref时产生第一比较信号， 触发模块 34 相应产生一关闭触发信号， 而触发该控制单元 31控制 LED模组不工作。 从而， 实现了短路保护功能。
在本实施方式中， 该电子装置 100还包括一电压转换电路 40, 该电压转换电 路 40用于将电源 10提供的电源电压转换成合适的电压后为 LED模组 20以及控 制单元 31等供电。 显然， 在其他实施方式中， 该电压转换电路 40可省略， 该电 源 10输出的电压即为合适 LED模组 20以及控制单元 31的电压。 在另一实施方 式中， 该电源 10可整合电压转换功能而输出不同的电压。
其中， 该电子装置 100可为使用 LED模组 20作为背光的电视机、 显示器、 手机、 平板电脑等。
请参阅图 2, 为本发明较佳实施方式中的电子装置 100的具体电路图。 其中， 该 LED模组 20包括多条并联于正极输入端 201以及地之间的 LED支路 21 ,每一 LED支路 21包括串联的多个 LED灯 D1以及一 NMOS管 Q1。 其中， 每一 LED 支路的 LED灯 D1正向连接于该正极输入端 201与该 NMOS管 Q1的漏极之间。 该 NMOS管的源极接地， 栅极构成受控端 202。
该反馈模块 32包括串联于该 LED模组 20的正极输入端 201以及地之间的第 一电阻 R1以及第二电阻 R2。 该第一电阻 R1以及第二电阻 R2的连接节点构成一 反馈端 321。该正极输入端 201的电压经过该第一电阻以及第二电阻分压后在该反 馈端 321上形成的电压即为该反馈模块 32产生反馈电压。 具体的， 设 LED模组 20的正极输入端 201的电压为 V+, 则该反馈电压为 R2 *V+/ ( R1+R2 )。
该比较模块 33包括一运算放大器 A1 ,该运算放大器 A1包括正相输入端 331、 反相输入端 332以及输出端 333。 该正相输入端 331与连接该参考电压 Vref, 该反 相输入端 332与该反馈模块 32的反馈端 321连接。
该触发模块 34包括第三电阻 R3、 第四电阻 R4以及 NMOS管 Q2。 该第三电 阻 R3以及第四电阻 R4串联于一电压端 Vcc以及地之间。 该第三电阻 R3与该第 四电阻 R4的连接节点 341与该 NMOS管 Q2的漏极以及该控制单元 31的触发端 ULVO连接。 该 NMOS管 Q2的源极接地， 栅极与该运算放大器 A1的输出端 333 连接。 其中， 该电压端 Vcc可从该电源 10获得电压， 该电压端 Vcc提供的电压为 5V。
该控制单元 31的控制端 CP包括若干控制引脚 Cl、 C2。 其中， 该些控制引脚 CI、 C2分别与该 LED模组 20的该些 LED支路 21中的 NMOS管 Q1的栅极—— 连接。 其中， 该控制引脚 Cl、 C2的数量与该 LED支路 21的数量相等。
在本实施方式中， 该参考电压 Vref以及第一电阻 Rl、 第二电阻 R2的为预先 设置， 使得当 LED模组 20工作正常时， 该反馈电压大于该参考电压 Vref, 而当 LED模组 20短路时， 该反馈电压小于该参考电压 Vref。
具体的， 设该参考电压 Vref为 0.5V, 设第一电阻 R1的电阻值为 100欧姆， 该第二电阻的阻值为 10欧姆。
一般，当 LED模组 20工作正常时，该正极输入端 201的电压 V+高于 40V(伏 特）， 而当 LED模组 20两端短路时，该正极输入端 201的电压 V+低于 4V。从而 , 当 LED模组 20工作正常时， 该反馈电压为 R2 *V+/ ( R1+R2 ) = V+/11 , 显然， 由 于此时正极输入端 201的电压 V+高于 40V, 从而此时反馈电压高于 4/11 而大于 0.5V, 即大于该参考电压 Vref。 而当 LED模组 20两端短路时， 由于此时正极输 入端 201的电压 V+小于 4V, 从而该反馈电压为 V+/11小于 4/11而小于 0.5V, 即 小于该参考电压 Vref。
在本实施方式中， 该第一比较信号为高电平信号， 该第二比较信号为低电平 信号。 该关闭触发信号为低电平信号， 该开启触发信号为高电平信号。
该当 LED模组 20两端短路时， 该反馈电压小于该参考电压 Vref, 该运算放 大器 A1比较该反馈电压小于该参考电压 Vref时， 通过输出端 333输出高电平信 号至 NMOS管 Q2的栅极。 从而， 该 NMOS管 Q2导通， 该控制单元 31的触发端 ULVO通过该导通的 NMOS管 Q2接地而获得低电平信号。 从而， 该控制单元 31 在该触发端 ULVO接收到该低电平的关闭触发信号时， 控制 LED模组 20截止而 停止工作。具体的，该控制单元 31通过控制引脚 CI、 C2输出低电平信号至该 LED 模组 20的该些 LED支路 21中的 NMOS管 Q1的栅极而控制该该些 LED支路 21 中的 NMOS管 Q1截止， 从而 LED模组 20处于不工作状态。
而当 LED模组 20工作正常时， 该反馈电压大于该参考电压 Vref, 该运算放 大器 A1比较该反馈电压大于该参考电压 Vref时， 通过输出端 333输出低电平信 号至 NMOS管 Q2的栅极。 从而， 该 NMOS管 Q2截止， 该控制单元 31的触发端 ULVO通过该第三电阻 R3与电压端 Vcc电连接而获得高电平信号的开启触发信 号。 从而， 该控制单元 31在该触发端 ULVO接收到该高电平的开启触发信号时， 控制 LED模组 20导通而工作。 具体的， 该控制单元 31通过控制引脚 Cl、 C2输 出高电平信号至该 LED模组 20的该些 LED支路 21中的 NMOS管 Q1的栅极而 控制该些 LED支路 21中的 NMOS管 Q1导通， 从而 LED模组 20处于工作状态。 在其他实施方式中， 该控制单元 31控制 LED模组 20导通而工作为输出脉冲信号 至该些 LED支路 21中的 NMOS管 Q1的栅极而控制该些 LED支路 21中的 NMOS 管 Q1交替导通截止， 而使得 LED支路 21处于开关电源式的工作模式下。 从而，当 LED模组 20两端短路时，通过本发明的短路保护电路 30,可将 LED 模组 20的电路路径截断进行快速的保护。
其中， 该电压转换电路 40包括一变压线圈 L1 , 该变压线圈 L1将该电源 10 输出的电压转换为合适的电压后提供给 LED模组 20。 其中， 如图 2所示， 该电子 装置 100还包括二极管 D2,该二极管 D2连接于该变压线圈 L1以及该正极输入端 V+之间， 用于防止反向电流。
其中， 该 LED模组 20的每一 LED支路 21还包括连接于 NMOS管 Q1以及 地之间的电阻 R。 该控制单元 10还包括若干信号引脚 S1〜S2, 该些 LED支路 21 的电阻 R远离地的端还均与该控制单元 10的该些信号引脚 S1〜S2——连接。其中， 该控制单元 10的该些信号端 S1〜S2与该 LED支路 21的数量相等。 显然， 根据该 LED支路 21的数量的变化， 该控制单元 10的该些信号引脚 S1〜S2的数量也相应 变化。该控制单元 10的该些信号端 S1〜S2用于分别侦测相应 LED支路 21的电流 以供该控制单元 10进行进一步的控制。
其中， 在本实施方式中， 该控制单元 10还包括一反馈引脚 FB, 该反馈引脚 FB与该反馈模块 32的反馈端 321连接， 该控制单元 10用于根据该反馈引脚 FB 所接收的该反馈模块 32产生的反馈电压， 而控制输出至该 LED模组 20的电压。
具体的， 该控制单元 10还包括一门引脚 G1 , 该短各保护电路 30还包括一 NMOS管 Q3 , 该 NMOS管 Q3的漏极与该电压端电连接， 源极通过一电阻 R5接 地， 栅极与该门引脚 G1连接。 该控制单元 10用于通过门引脚 G1输出脉宽调制 (PWM)信号控制该 NMOS管 Q3导通或截止， 而 4吏得该电源 10的输出端 Vin输出 的电压转换为开关电源信号而为 LED模组 20供电。 该控制单元 10根据反馈引脚 FB接收的反馈电压而控制门引脚 G1输出的脉宽调制信号的占空比， 从而改变该 开关电源信号的大小， 即改变输出至 LED模组 20的电压。 在本实施方式中， 该 控制单元 31的供电端 ISEN还通过该 NMOS管 Q3与该电源 10的输出端 Vin电连 接， 而通过该 NMOS管 Q3接收该电源 10输出的电压。显然，在其他实施方式中， 该供电端 ISEN可直接与该电源 10的输出端 Vin连接。
其中， 本发明的 NMOS管 Ql、 Q2、 Q3可为 NPN三极管代替。 显然， 在其 他实施方式中， 该 NMOS管 Ql、 Q2、 Q3也可为 PMOS管或 PNP三极管。 其中， 本发明的短路保护电路 30还包括其他元器件， 由于与本发明改进无关， 故未加阐 述。
以上具体实施方式对本发明进行了详细的说明， 但这些并非构成对本发明的 限制。 本发明的保护范围并不以上述实施方式为限， 但凡本领域普通技术人员根 据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化， 皆应纳入权利要求书中记载的保护 范围内。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种电子装置， 包括电源、 LED模组以及短路保护电路， 该 LED模组包括正 极输入端以及受控端， 该电源包括输出端， 该短路保护电路包括控制单元， 该控 制单元包括供电端以及控制端； 该电源的输出端与该 LED模组的正极输入端以及 控制单元的供电端电连接， 用于为该 LED模组以及控制单元提供电源， 该控制单 元的控制端与该 LED模组的受控端连接，用于控制该 LED模组处于工作或不工作 状态， 其中， 该控制单元还包括触发端， 短路保护电路还包括：
反馈模块，连接于 LED模组的正极输入端以及地之间，用于侦测 LED模组的 正极输入端的电压而产生一反馈电压；
比较模块与该反馈模块连接， 用于将该反馈电压与一参考电压比较， 并在比 较该反馈电压小于该参考电压时产生第一比较信号； 以及
触发模块， 与该比较模块以及该控制单元的触发端连接， 用于在接收到该比 较模块输出的第一比较信号时， 产生一关闭触发信号至该控制单元的触发端， 触 发该控制单元控制该 LED模组不工作。
2、 如权利要求 1所述的电子装置， 其中， 该比较模块还在比较该反馈电压大于或 等于该参考电压时产生第二比较信号， 该触发模块还用于在接收到该比较模块输 出的第一比较信号时， 产生一开启触发信号， 触发该控制单元控制该 LED模组工 作。
3、 如权利要求 1 所述的电子装置， 其中， 该反馈模块产生的反馈电压与该 LED 模组的正极输入端的电压成正比， 当 LED模组两端的电压短路时， 该正极输入端 的电压降低， 反馈模块产生的反馈电压相应降低而小于该参考电压， 该比较模块 比较该反馈电压小于该参考电压时产生该第一比较信号， 触发模块相应产生一关 闭触发信号， 而触发该控制单元控制 LED模组不工作。
4、 如权利要求 3所述的电子装置， 其中， 该 LED模组包括多条并联于正极输入 端以及地之间的 LED支路， 每一 LED支路包括串联的多个 LED灯以及一第一 NMOS管， 其中， 每一 LED支路的 LED灯正向连接于该正极输入端 201与该第 一 NMOS管的漏极之间， 该第一 NMOS管的源极接地， 栅极构成受控端。
5、 如权利要求 4所述的电子装置， 其中， 反馈模块包括串联于该 LED模组的正 极输入端以及地之间的第一电阻以及第二电阻， 该第一电阻以及第二电阻的连接 节点构成一反馈端， 该正极输入端的电压经过该第一电阻以及第二电阻分压后再 该反馈端上形成的电压即为该反馈模块产生的反馈电压。
6、 如权利要求 5所述的电子装置， 其中， 该比较模块包括一运算放大器， 该运算 放大器包括正相输入端、 反相输入端以及输出端， 该正相输入端连接该参考电压， 该反相输入端与该反馈模块的反馈端连接， 该触发模块包括第三电阻、 第四电阻 以及第二 NMOS管； 该第三电阻以及第四电阻串联于一电压端以及地之间， 该第 三电阻与该第四电阻的连接节点与该第二 NMOS管的漏极以及该控制单元的触发 端连接， 该第二 NMOS管的源极接地， 栅极与该运算放大器的输出端连接。
7、 如权利要求 4所述的电子装置， 其中， 该 LED模组的每一 LED支路还包括连 接于第一 NMOS管以及地之间的第五电阻， 该控制单元还包括若干信号引脚， 该 些 LED支路的第五电阻远离地的端还均与该控制单元的该些信号引脚——连接， 其中， 该控制单元的该些信号端用于分别侦测相应 LED支路的电流。
8、 如权利要求 4所述的电子装置， 其中， 该控制单元还包括一反馈引脚， 该反馈 引脚与该反馈模块的反馈端连接， 该控制单元还包括一门引脚， 该短路保护电路 还包括一第三 NMOS管，该第三 NMOS管的漏极与该电压端电连接， 源极通过一 第六电阻接地， 栅极与该门引脚连接， 该控制单元用于通过门引脚输出脉宽调制 信号控制该第三 NMOS管导通或截止， 而 4吏得该电源的输出端输出的电压转换为 开关电源信号而为 LED模组供电， 该控制单元根据反馈引脚接收的反馈电压而控 制门引脚输出的脉宽调制信号的占空比， 从而改变该开关电源信号的大小。
9、 如权利要求 1所述的电子装置， 其中， 该电子装置为使用 LED模组作为背光 的电视机、 显示器、 手机、 平板电脑中的一种。
10、 一种短路保护电路， 用于对一电子装置的 LED模组发生短路时进行保护， 电 子装置的 LED模组包括正极输入端以及受控端， 该短路保护电路包括控制单元， 该控制单元包括控制端； 该控制单元的控制端与该 LED模组的受控端连接， 用于 控制该 LED模组处于工作或不工作状态， 其中， 该控制单元还包括触发端， 短路 保护电路还包括：
反馈模块，连接于 LED模组的正极输入端以及地之间，用于侦测 LED模组的 正极输入端的电压而产生一反馈电压；
比较模块与该反馈模块连接， 用于将该反馈电压与一参考电压比较并在比较 该反馈电压小于该参考电压时产生第一比较信号； 以及 触发模块， 与该比较模块以及该控制单元的触发端连接， 用于在接收到该比 较模块输出的第一比较信号时， 产生一关闭触发信号至该控制单元的触发端， 触 发该控制单元控制该 LED模组不工作。
11、 如权利要求 10所述的短路保护电路， 其中， 该比较模块还在比较该反馈电压 大于或等于该参考电压时产生第二比较信号， 该触发模块还用于在接收到该比较 模块输出的第一比较信号时， 产生一开启触发信号， 触发该控制单元控制该 LED 模组工作。
12、 如权利要求 10所述的短路保护电路， 其中， 该反馈模块产生的反馈电压与该 LED模组的正极输入端的电压成正比， 当 LED模组两端的电压短路时， 该正极输 入端的电压降低， 反馈模块产生的反馈电压相应降低而小于该参考电压， 该比较 模块比较该反馈电压小于该参考电压时产生该第一比较信号， 触发模块相应产生 一关闭触发信号， 而触发该控制单元控制 LED模组不工作。
13、 如权利要求 12所述的短路保护电路， 其中， 该 LED模组包括多条并联于正 极输入端以及地之间的 LED支路， 每一 LED支路包括串联的多个 LED灯以及一 第一 NMOS管， 其中， 每一 LED支路的 LED灯正向连接于该正极输入端 201与 该第一 NMOS管的漏极之间， 该第一 NMOS管的源极接地， 栅极构成受控端。
14、 如权利要求 13所述的短路保护电路， 其中， 反馈模块包括串联于该 LED模 组的正极输入端以及地之间的第一电阻以及第二电阻， 该第一电阻以及第二电阻 的连接节点构成一反馈端， 该正极输入端的电压经过该第一电阻以及第二电阻分 压后再该反馈端上形成的电压即为该反^ f模块产生的反馈电压。
15、 如权利要求 14所述的短路保护电路， 其中， 该比较模块包括一运算放大器， 该运算放大器包括正相输入端、 反相输入端以及输出端， 该正相输入端连接该参 考电压， 该反相输入端与该反馈模块的反馈端连接， 该触发模块包括第三电阻、 第四电阻以及第二 NMOS管； 该第三电阻以及第四电阻串联于一电压端以及地之 间， 该第三电阻与该第四电阻的连接节点与该第二 NMOS管的漏极以及该控制单 元的触发端连接， 该第二 NMOS管的源极接地， 栅极与该运算放大器的输出端连 接。
16、 如权利要求 13所述的短路保护电路， 其中， 该 LED模组的每一 LED支路还 包括连接于第一 NMOS管以及地之间的第五电阻， 该控制单元还包括若干信号引 脚， 该些 LED支路的第五电阻远离地的端还均与该控制单元的该些信号引脚—— 连接， 其中， 该控制单元的该些信号端用于分别侦测相应 LED支路的电流。
17、 如权利要求 13所述的短路保护电路， 其中， 该控制单元还包括一反馈引脚， 该反馈引脚与该反馈模块的反馈端连接， 该控制单元还包括一门引脚， 该短路保 护电路还包括一第三 NMOS管，该第三 NMOS管的漏极与该电压端电连接， 源极 通过一第六电阻接地， 栅极与该门引脚连接， 该控制单元用于通过门引脚输出脉 宽调制信号控制该第三 NMOS管导通或截止， 而 4吏得该电源的输出端输出的电压 转换为开关电源信号而为 LED模组供电， 该控制单元根据反馈引脚接收的反馈电 压而控制门引脚输出的脉宽调制信号的占空比， 从而改变该开关电源信号的大小。
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