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详解LED电源的四大保护电路

导读: 根据LED的伏安特性,电压的微小变化可导致电流的很大变化,有可能损坏LED,且开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差。因此驱动电源的可靠性影响了LED应用产品的寿命,为了保护开关电源自身和负载的安全,延长使用寿命,必须设计安全可靠的保护电路。

  近年来,随着led技术的日趋成熟,LED光源因其具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、多色发光等的优点被越来越广泛地使用。LED电源大都采用开关电源技术,输出多为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源即恒流驱动。根据LED的伏安特性,电压的微小变化可导致电流的很大变化,有可能损坏LED,且开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差。因此驱动电源的可靠性影响了LED应用产品的寿命,为了保护开关电源自身和负载的安全,延长使用寿命,必须设计安全可靠的保护电路。

  1. 直通保护电路

  半桥和全桥是开关电源常用的拓扑结构,“直通”对其有很大的威胁,直通是同一桥臂两只晶体管在同一时间内同时导通的现象。在换流期,开关电源易受干扰而造成直通,过大的直通电流会损坏用于逆变的电力电子器件。一旦出现直通现象,须尽快检测到并立即关断驱动,以避免开关器件的PN结积累过大的热量而烧坏。这里利用双单稳态集成触发器CD4528设计了一种针对全桥和半桥的直通检测、保护电路。

  CD4528含两个单稳态触发器,其真值表如图1.芯片3脚与13脚分别为其内部两个独立单稳态电路的Clear端,5脚和11脚为单稳态的B输入端,4脚与12脚为单稳态的A输入端。B端接高电平,只有当Clear端为高电平时,A端输入的上升沿触发才会有效。

详解LED电源的四大保护电路

  PWM1与PWM2为PWM芯片输出的两路互补脉冲信号,主电路(见图2)中Q1、Q4的驱动与图3中PWM1同步,Q2、Q3的驱动与PWM2同步。在A、B、C和D4点进行电流上升率采样然后转变为电压信号,并分别给图3中的直通信号1与直通信号2.

详解LED电源的四大保护电路

  主电路中的左右桥臂对称,就左桥臂的直通保护进行分析。正常状态下,当Q1、Q4导通时,PWM1为高电平,PWM2为低电平,3脚高电平输入有效,A点和D点没有电流流过,不会触发单稳态;虽然B点和C点采到了正常输出的上升沿信号,但是13脚低电平时输入无效,所以不会触发单稳态,没有保护信号输出;而在直通时,Q3由于某种原因误导通了,A点将检测到很大的电流上升率并转换为电压信号;此时PWM1为高电平,图3中左边的单稳态被触发产生保护信号送到PWM 芯片的shutdow n 端,封锁PWM 脉冲输出。

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