一種用于線性恒流驅動led的過壓保護電路的制作方法
【專利摘要】本發明屬于電子電路技術領域，涉及一種用于線性恒流驅動LED的過壓保護電路。本發明器件的電路，包括串聯LED燈組模塊、恒流模塊，其特征在于，還包括電壓采樣模塊、調光模塊；其中，串聯LED燈組的正極接輸入電源，負極接恒流模塊和電壓采樣模塊的輸入端；恒流模塊用于使流過串聯LED燈組模塊的電流恒定；電壓采樣模塊采樣串聯LED燈組模塊的輸出端電壓，電壓采樣模塊的輸出端接調光模塊的輸入端；調光模塊的輸出端接恒流模塊的使能端，用于控制恒流模塊的關斷。本發明的有益效果為，能有效降低芯片功耗和溫度，保護LED燈珠和器件，提升芯片對電壓波動的適應范圍。
【專利說明】
一種用于線性恒流驅動LED的過壓保護電路
技術領域
[0001] 本發明屬于電子電路技術領域，涉及一種用于線性恒流驅動LED的過壓保護電路。
【背景技術】
[0002] 發光二極管LED現在被廣泛應用于各個領域，它主要的優點在于體積小，功耗低， 成本低。作為一種新的光源，需要對其進行專門的電驅動設計，目前主要的驅動方法有線性 驅動和開關電源驅動。線性驅動的方式比較簡單，具有電磁干擾EMI小、成本低等優勢，在市 面上占有很大的份額。但是在電源電壓波動的情況下，芯片的輸入電壓會升高，導致驅動芯 片功耗增加，造成芯片發燙甚至燒毀等問題。因此，對于恒流驅動的LED而言，具有過壓保護 電路可以很好地調節芯片的功耗以及保護驅動芯片。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種用于線性恒流驅動LED的過壓保護電路。
[0004] 本發明的技術方案為:一種用于線性恒流驅動LED的過壓保護電路，包括串聯LED 燈組模塊、恒流模塊，其特征在于，還包括電壓采樣模塊、調光模塊;其中，串聯LED燈組的正 極接輸入電源，負極接恒流模塊和電壓采樣模塊的輸入端;恒流模塊用于使流過串聯LED燈 組模塊的電流恒定；電壓采樣模塊采樣串聯LED燈組模塊的輸出端電壓，電壓采樣模塊的輸 出端接調光模塊的輸入端;調光模塊的輸出端接恒流模塊的使能端，用于控制恒流模塊的 關斷。
[0005] 進一步的，所述恒流模塊由具有使能端的誤差放大器EA、驅動管匪1、電阻Rs構成； 其中，誤差放大器EA的同向輸入端接參考電位Vref，反向輸入端接驅動管匪1的源極，輸出 端接驅動管的柵級，使能端EN接調光模塊的輸出端；驅動管NM1的源極通過電阻Rs接到地 GND，漏極接串聯LED燈組模塊的輸出端。
[0006] 進一步的，電壓采樣模塊由第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、齊 納二極管Zener、第一反相器、第二反相器、功率M0S管NM2構成;其中，第一電阻R1的一端接 串聯LED燈組模塊的輸出端，另一端通過第二電阻R2接到地GND;齊納二極管Zener的正極接 第一電阻R1和第二電阻R2的連接點，其負極接到地GND;第一反相器的輸入端接第一電阻R1 和第二電阻R2的連接點，第一反相器的輸出端接第二反相器的輸入端，第二反相器的輸出 端接功率M0S管NM2的柵極;功率M0S管NM2的源極接地，其漏極依次通過第四電阻R4和第三 電阻R3后接電源;第四電阻R4和第三電阻R3的連接點為電壓采樣模塊的輸出端。
[0007] 進一步的，調光模塊由第一比較器、第三反相器、第二比較器、斜坡發生器、或門構 成;其中，第一比較器的同相輸入端接參考電位Vr，反相輸入端接電壓采樣模塊的輸出端， 第一比較器的輸出端同時接到斜坡發生器的使能端EN1和第三反相器的輸入端；第三反相 器的輸出端接到或門的一個輸入端;斜坡發生器的輸出端接第二比較器的反向輸入端;第 二比較器的同向輸入端接電壓采樣模塊的輸出端，其輸出端接或門的另一個輸入端;或門 的輸出端恒流模塊的使能端。
[0008] 本發明的有益效果為，本發明器件電路中芯片輸入電源電壓升高，芯片功耗增大， 芯片不會立即關斷LED燈組，而是調節調光模塊輸出信號的占空比，改變恒流模塊中驅動管 的導通時間，以降低電流的平均值，進而降低芯片功耗和溫度，保護了LED燈珠和器件，提升 了芯片對電壓波動的適應范圍。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發明的用于線性恒流驅動LED的過壓保護電路的結構示意圖；
[0010]圖2是電壓采樣模塊的具體電路結構示意圖；
[0011]圖3是圖2所示電壓采樣模塊輸入輸出電壓示意圖；
[0012]圖4是調光模塊結構示意圖；
[0013] 圖5是調光模塊輸入端電壓Vin與串聯LED燈組模塊輸出端電壓VD的關系，以及調 光模塊EN輸出端輸出信號的占空比與調光模塊輸入端電壓Vin的關系。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖，詳細描述本發明的技術方案：
[0015] 本發明的一種用于線性恒流驅動LED的過壓保護電路，如圖1所示，包括串聯LED燈 組模塊、恒流模塊，其特征在于，還包括電壓采樣模塊、調光模塊;其中，串聯LED燈組的正極 接輸入電源，負極接恒流模塊和電壓采樣模塊的輸入端;恒流模塊用于使流過串聯LED燈組 模塊的電流恒定；電壓采樣模塊采樣串聯LED燈組模塊的輸出端電壓，電壓采樣模塊的輸出 端接調光模塊的輸入端;調光模塊的輸出端接恒流模塊的使能端，用于控制恒流模塊的關 斷。所述恒流模塊由具有使能端的誤差放大器EA、驅動管NM1、電阻Rs構成;其中，誤差放大 器EA的同向輸入端接參考電位Vref，反向輸入端接驅動管NM1的源極，輸出端接驅動管的柵 級，使能端EN接調光模塊的輸出端；驅動管匪1的源極通過電阻Rs接到地GND，漏極接串聯 LED燈組模塊的輸出端。
[0016] 如圖2所示，電壓采樣模塊由第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、 齊納二極管Zener、第一反相器、第二反相器、功率M0S管NM2構成；其中，第一電阻R1的一端 接串聯LED燈組模塊的輸出端，另一端通過第二電阻R2接到地GND;齊納二極管Zener的正極 接第一電阻R1和第二電阻R2的連接點，其負極接到地GND;第一反相器的輸入端接第一電阻 R1和第二電阻R2的連接點，第一反相器的輸出端接第二反相器的輸入端，第二反相器的輸 出端接功率M0S管匪2的柵極;功率M0S管匪2的源極接地，其漏極依次通過第四電阻R4和第 三電阻R3后接電源;第四電阻R4和第三電阻R3的連接點為電壓采樣模塊的輸出端。電壓采 樣模塊采樣功率管NM1的漏端電壓VD，其輸出VI信號連接調光模塊的輸入端。隨著功率管 NM1的漏端電壓VD的上升到一定值時，電壓采樣模塊的輸出VI電壓由VDD下降到特定值。
[0017] 如圖4所示，調光模塊由第一比較器、第三反相器、第二比較器、斜坡發生器、或門 構成；其中，第一比較器的同相輸入端接參考電位Vr，反相輸入端接電壓采樣模塊的輸出 端，第一比較器的輸出端同時接到斜坡發生器的使能端EN1和第三反相器的輸入端;第三反 相器的輸出端接到或門的一個輸入端;斜坡發生器的輸出端接第二比較器的反向輸入端； 第二比較器的同向輸入端接電壓采樣模塊的輸出端，其輸出端接或門的另一個輸入端;或 門的輸出端恒流模塊的使能端。隨著VD電壓上升，調光模塊輸出方波信號占空比下降。
[0018] 本發明的工作原理是：
[0019] 當輸入電源電壓正常時，串聯LED燈組輸出電壓為VD，VD經過電壓采樣模塊中的 R1、R2分壓作為反相器1的輸入，經反相器1、反相器2控制NM2關斷，從而得到電壓采樣模塊 的輸出端電壓VI，電壓采樣模塊的輸出端電壓VI = VDD，其中VDD為電壓采樣模塊的電源端 電壓;調光模塊的輸入電壓為VI，即調光模塊中比較器1的反向輸入端Vin = Vl，調光模塊中 比較器1的同向輸入端電壓為參考電壓Vr，此時Vr < V in，則比較器1的輸出端ΕΝ 1輸出低電 平，EN1經過反相器3后變為高電平到達或門的輸入端，則或門的輸出端EN輸出高電平;或門 的輸出端與恒流模塊的使能端相連，此時恒流模塊的使能端為高電平，恒流模塊正常工作；
[0020] 當輸入電源電壓升高時，串聯LED燈組的輸出端電壓VD升高；于恒流模塊，匪1管工 作于飽和區，升高的電壓降在恒流模塊中驅動管NM1的漏源兩極間，流過NM1管的電流不變； VD升高，VD經過電壓采樣模塊后輸出端電壓VI減小，其中電壓采樣模塊中的齊納二極管 Zener用來防止反相器1的輸入電壓過大，VD增大控制匪2管導通，電壓采樣模塊的輸出電壓 R二:調光模塊的輸入電壓為vi，即調光模塊中比較器1的反向輸 入端電壓Vin = VI減小，有比較器1同向輸入端參考電壓Vr > Vin，則比較器1的輸出端ΕΝ1輸 出高電平，經過反相器3后變為低電平到達或門的一個輸入端。同時，EN1使能斜坡發生器， 調光模塊中比較器2的同向輸入端為Vin，反向輸入端輸入斜坡信號，則比較器2輸出端信號 為方波信號；比較器2輸出的方波信號輸入到或門的輸入端，則或門輸出信號為方波信號， 即調光模塊的輸出信號為方波信號。當調光模塊輸出的方波信號為高電平時使能恒流模 塊，串聯LED燈組模塊工作。如圖4所示，設定一個參考電壓Vset，當VD>Vset時，調光模塊輸 出方波信號，則一個周期內串聯LED燈組模塊工作時間變短，降低了電流平均值，進而降低 功耗和芯片溫度。
【主權項】
1. 一種用于線性恒流驅動LED的過壓保護電路，包括串聯LED燈組模塊、恒流模塊，其特 征在于，還包括電壓采樣模塊、調光模塊;其中，串聯LED燈組的正極接輸入電源，負極接恒 流模塊和電壓采樣模塊的輸入端;恒流模塊用于使流過串聯LED燈組模塊的電流恒定；電壓 采樣模塊采樣串聯LED燈組模塊的輸出端電壓，電壓采樣模塊的輸出端接調光模塊的輸入 端;調光模塊的輸出端接恒流模塊的使能端，用于控制恒流模塊的關斷。2. 根據權利要求1所述的一種用于線性恒流驅動LED的過壓保護電路，其特征在于，所 述恒流模塊由具有使能端的誤差放大器EA、驅動管NMl、電阻Rs構成;其中，誤差放大器EA的 同向輸入端接參考電位Vref，反向輸入端接驅動管NMl的源極，輸出端接驅動管的柵級，使 能端EN接調光模塊的輸出端;驅動管匪1的源極通過電阻Rs接到地GND，漏極接串聯LED燈組 模塊的輸出端。3. 根據權利要求2所述的一種用于線性恒流驅動LED的過壓保護電路，其特征在于，電 壓采樣模塊由第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、齊納二極管Zener、第一 反相器、第二反相器、功率MOS管匪2構成;其中，第一電阻Rl的一端接串聯LED燈組模塊的輸 出端，另一端通過第二電阻R2接到地GND;齊納二極管Zener的正極接第一電阻Rl和第二電 阻R2的連接點，其負極接到地GND;第一反相器的輸入端接第一電阻Rl和第二電阻R2的連接 點，第一反相器的輸出端接第二反相器的輸入端，第二反相器的輸出端接功率MOS管NM2的 柵極;功率MOS管匪2的源極接地，其漏極依次通過第四電阻R4和第三電阻R3后接電源;第四 電阻R4和第三電阻R3的連接點為電壓采樣模塊的輸出端。4. 根據權利要求3所述的一種用于線性恒流驅動LED的過壓保護電路，其特征在于，調 光模塊由第一比較器、第三反相器、第二比較器、斜坡發生器、或門構成；其中，第一比較器 的同相輸入端接參考電位Vr，反相輸入端接電壓米樣模塊的輸出端，第一比較器的輸出端 同時接到斜坡發生器的使能端ENl和第三反相器的輸入端;第三反相器的輸出端接到或門 的一個輸入端;斜坡發生器的輸出端接第二比較器的反向輸入端;第二比較器的同向輸入 端接電壓采樣模塊的輸出端，其輸出端接或門的另一個輸入端;或門的輸出端恒流模塊的 使能端。
【文檔編號】H05B33/08GK105898918SQ201610284297
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月3日
【發明人】李澤宏, 汪榕
【申請人】電子科技大學