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详解LED电源的四大保护电路

2015-06-02 15:57
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  3.2 关机电流过冲保护

  在我们设计的30A/20V开关型稳流电源中,采用控制电路单独供电。主电路的滤波电容在工作时存储了大量的电能,切断总电源后,其中存储的电荷持续数秒才能放完。 所以关机后单独供电的采样电路先关而主电路延迟关闭。调节器的给定输入端由主电路供电,即关机后调节器的采样输入端先降低,给定端缓慢降低,于是其输出误差电压增大,控制芯片增加PWM 的占空比,由此导致了关机时负载电流的严重过冲,过冲时的电流波形如图7所示。

详解LED电源的四大保护电路

  图8 为关机电流过冲保护电路,该电路能在3ms内迅速检测出交流电源是否关闭,并且在电源关闭后强行将调节器给定输入端的电压拉低,防止电流过冲,具体动作过程如下。

详解LED电源的四大保护电路

  光耦U1、U 2 随被测电源的正负半周交替导通,当A 点交流电压大于光耦中发光二极管的导通电压Von时,光耦开启,C3通过光耦中三极管放电,使B 点的电压达不到场效应管的开启电压; 当交流电压小于Von时,光耦不导通,C3充电,B点的电压增加,此时应使C3的电压上升到场效应管阈值的时间大于光耦关闭的时间,以保证Q2不导通。 在t1时刻交流电源断开,光耦输出呈高阻态,C2中存储的电荷经R1向C3充电,C3上的电压迅速增加,当B点电压大于场效应管的开启电压时,场效应管Q2导通,导通后可迅速将Vs 拉低,图8中Vs是调节器的给定输入端电压。 关机瞬间负载电流和图8中B点的波形如图9.改变R1和R4的参数,可以改变给C3充电的时间。 R4选用较大阻值的,可以提高C3上的电压,同时延长C3的放电时间。 C2的大小可以决定交流电源断电后维持该电路工作的时间。 综上所述,设置合理的参数,便可保证在主电路电源没有完全关闭的情况下,Q2一直导通,即误差放大器的给定输入端一直为零,避免了电流过冲。

详解LED电源的四大保护电路

  4.过压保护电路

  稳流型电源若负载发生断路,电流检测电阻两端的电压下降到零,一旦给定值不为零,调节器会使得输出电压急剧飙升至最大值,这对负载连接接触不良时是很危险的。 对LED、半导体制冷等负载来说,过压发生时,首要任务是保护负载,其次是保护开关功率管。

  为解决以上问题,有两种保护方法同时使用,一是放置双向TVS来实现对瞬间冲击电压的防护。

  TVS是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以纳秒级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的元器件免受各种浪涌脉冲损坏。 还可将电阻与TVS串联,当TVS未击穿时,电阻上没有电流,若发生过压,TVS被击穿,电阻上有电流流过,产生压降,以此作为保护信号,送到PWM 芯片的shutdown 端,封锁PWM脉冲输出。 另外一种方法是当负载断路时使电源立即停止工作,如图10所示,图中R24和R27给运放同相输入端提供固定的小电压U+.R26为取样的负载电流输入,当负载发生断路时,运放反相输入端电压U-=0, 因而U+>U-, 运放输出电压为高电平,给出空载保护信号。 同时将时间常数R30×C15与电源给定的时间常数配合调节,使得空载保护不发生误动作。

  结语

  文中主要讨论了LED电源的几种保护方式,并介绍了一些具体电路。 对一个给定的直流开关电源来说,保护电路是否完善并按预定设置工作,对电源装置的安全性和可靠性至关重要。 而电源的可靠性将会影响到LED产品的寿命,因此通常需要用几种保护方式加以组合来构成完善的保护系统,确保直流开关电源的正常工作。 我们将这些措施实际用于驱动LED负载,工作安全可靠。

 

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