CN208046962U - Led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED驱动电路，包括：恒流升压模块、LED控制芯片、调光开关和用于为调光开关提供过压保护的过压保护模块；所述恒流升压模块具有升压输入端、升压输出端和升压受控端；所述调光开关具有调光控制端、调光电流输出端和调光电流输入端；所述LED控制芯片具有调光采样端和使能信号输出端；所述过压保护模块具有过压检测端和过压控制端；所述调光电流输出端与所述调光采样端连接，所述使能信号输出端与所述升压受控端连接；所述调光电流输入端与所述过压检测端连接，所述过压控制端与所述调光控制端连接。本实用新型在LED工作电路出现短路问题，能保护调光开关的MOS管，有效地避免不必要的资源浪费，且提高了电源的可靠性。

Description

LED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LED驱动电路。

背景技术

LED调光有很多方式，依系统应用的不同需求，有不同的选择，依LED输出电流波形的不同，区分为脉波宽度调光(PWM Dimming)与模拟调光(Analog Dimming)两种，所谓脉波宽度调光就是指LED的输出电流是一个LED导通和LED不导通的周期性方波输出，藉由改变方波波形的导通时间宽度来调节LED的平均电流大小，来达成调光的功能，为了达到较佳的脉波输出，通常都是增加一个调光开关在LED串联的路径上。

目前工厂多次出现过板卡无输出现象,经确认是调光开关损坏导致。图1所示是现有技术中的一种LED驱动电源的局部结构示意图。工厂使用电子负载代替LED灯条测试，在开机时会出现类似LED+和LED-短路的现象，板卡实际故障测试中也会进行LED+和LED-短路。LED+和LED-短路后，方波控制信号PWM_DIM继续存在，VBL为几十伏的电压，因整个回路阻抗很小，会产生几十安培的大电流将调光开关损坏。现有技术一般的做法是通过增加调光开关的耐热和散热能力，来承受大电流，使其不损坏。

然而，本发明人在实施本实用新型时，发现现有技术至少存在以下不足，只是单纯使用更大更好散热性能的器件来承担LED工作电路输出短路后形成的大电流，效果差并不可靠，LED+和LED-短路后，会有周期性的几十安培的电流流经调光开关，需要大的封装和大的散热器才能使其不损坏，成本高；VBL设置电压的不同使流经调光开关的电流不同，调光开关的耐热性要求不同，选用的调光开关及散热器不同，由此带来的开发效率低，不切实际，并且大封装的调光开关及散热器占用PCB面积大，不利于PCB排布。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种LED驱动电路，能够在LED工作电路输出短路时，控制方波信号关闭，使得调光开关断开，避免资源的浪费，且提高电路的可靠性。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种LED驱动电路，包括恒流升压模块、LED控制芯片、调光开关和用于为调光开关提供过压保护的过压保护模块；

所述恒流升压模块具有用于接收供电电源输入的供电电流的升压输入端、用于输出对所述供电电流进行恒流升压后的电流给LED工作电路的升压输出端和用于接收所述LED控制芯片的使能信号的升压受控端；所述调光开关具有调光控制端、调光电流输出端和用于连接所述LED工作电路的负载输出端的调光电流输入端；所述LED控制芯片具有调光采样端和使能信号输出端；所述过压保护模块具有过压检测端和过压控制端；

所述调光电流输出端与所述调光采样端连接，所述使能信号输出端与所述升压受控端连接；所述调光电流输入端与所述过压检测端连接，所述过压控制端与所述调光控制端连接。

优选地，所述过压保护模块包括第一电阻、第二电阻、第一电容、开关管和第三电阻；

所述过压保护模块的过压检测端通过所述第一电阻连接所述开关管的控制端，所述第二电阻连接在所述开关管的控制端与输出端之间，所述第一电容连接在所述开关管的控制端与输出端之间，所述开关管的输出端接地，所述开关管的输入端通过第三电阻连接所述过压保护模块的过压控制端。

优选地，所述开关管为N沟道MOS管；其中，所述开关管的控制端为N型MOS管的栅极，所述开关管的输入端为N型MOS管的漏极，所述开关管的输出端为N型MOS管的源极。

优选地，所述调光开关包括N沟道MOS管；

所述调光开关的调光控制端连接所述N沟道MOS管的栅极，所述调光开关的调光电流输出端连接所述N沟道MOS管的源极，所述调光开关的调光电流输入端连接所述N沟道MOS管的漏极。

优选地，所述调光开关还包括：所述调光开关还包括：第一NPN三极管、第二NPN三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

所述过压保护模块的过压控制端通过所述第一电阻连接所述第一NPN三极管的基极；所述第二电阻连接在所述第一NPN三极管的基极与发射极之间，所述第一NPN三极管的发射极接地；所述第三电阻连接在所述第二NPN三极管的基极与发射极之间；所述第二NPN三极管的基极连接所述第一NPN三极管的集电极，所述第二NPN三极管的发射极接地；所述用于提供直流电压的供电端通过第四电阻连接所述第一NPN三极管的集电极；所述用于提供直流电压的供电端通过第五电阻连接所述第二NPN三极管的集电极；所述第六电阻连接在所述第二NPN三极管的集电极和所述N沟道MOS管的栅极之间；所述第七电阻连接在所述N沟道MOS管的源极和地之间；所述第八电阻连接在所述N沟道MOS管的源极和栅极之间。

本实用新型实施例提供了一种LED驱动系统，包括：LED驱动电路和LED工作电路；

所述LED驱动电路为如上所述的LED驱动电路；

所述LED驱动电路的升电压输出端连接所述LED工作电路的电源输入端；

所述LED工作电路的电压输出端连接所述调光电流输入端。

作为上述方案的改进，还包括为所述LED工作电路供电的电源；所述电源的供电端与所述LED驱动电路的升压输入端连接。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型实施例提供的LED驱动电路，通过设置用于为调光开关提供过压保护的过压保护模块，且过压保护模块的过压检测端连接用于连接所述LED工作电路的负载输出端的调光电流输入端，过压控制端连接调光开关的调光控制；具体地，当负载供电端的电压升高时，所述过压保护模块的过压检测端对所述电压进行采样，在所述采样电压值超过高于预设的检测电压值时，所述过压保护模块的过压控制端拉低脉宽调制信号，从而拉低调光开关栅极与源极电压，关闭所述调光开关，断开了所述LED工作电路的通路，所述脉宽调制电流信号消失，所述调光开关就没有大电流流经，有效解决了所述LED工作电路短路时损坏所述调光开关的问题，且避免不必要的资源浪费，提高了电路的可靠性。

附图说明

图1是现有技术中的一种LED驱动电路的局部结构示意图；

图2是本实用新型第一个实施例提供的LED驱动电路的的结构示意图；

图3是本实用新型第二个实施例提供的LED驱动电路的过压保护模块的结构示意图；

图4是本实用新型第三个实施例提供的LED驱动系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实际应用过程中，LED驱动电路的负载供电端用于连接需由恒流电信号供电的负载，例如LED负载。目前工厂多使用电子负载代替LED灯条测试，在开机时会出现类似LED+和LED-短路的现象，而在板卡实际故障测试中也会进行LED+和LED-短路，在LED工作电路的LED+和LED-短路时，将会产生几十安倍的大电流将调光开关的MOS管损坏，在所述调光开关的MOS管损坏后，板卡就出现了无输出现象。

请参见图2，是本实用新型第一个实施例提供的LED驱动电路的的结构示意图，。

本实施例提供的LED驱动电路包括恒流升压模块10、LED控制芯片20、调光开关30和用于为调光开关提供过压保护的过压保护模块40；

所述恒流升压模块10具有用于接收供电电源50输入的供电电流的升压输入端、用于输出对所述供电电流进行恒流升压后的电流给LED工作电路60的升压输出端和用于接收所述LED控制芯片20的使能信号的升压受控端；所述调光开关30具有调光控制端、调光电流输出端和用于连接所述LED工作电路50的负载输出端的调光电流输入端；所述LED控制芯片20具有调光采样端和使能信号输出端；所述过压保护模块40具有过压检测端和过压控制端。

所述调光开关30的调光电流输出端与所述LED控制芯片20的调光采样端连接，所述LED控制芯片20的使能信号输出端与所述恒流升压模块10的升压受控端连接；所述调光开关30的调光电流输入端与所述过压保护模块40的过压检测端连接，所述过压保护模块40的过压控制端与所述调光开关30的调光控制端连接。

在本实施例中，所述供电电源50用于实现电压的转化，为所述恒流升压模块10和调光开关30提供直流电压。所述供电电源50输入的供电电流是由AC-DC变换器输出的电流，所述AC-DC变换器输出电压端VBL连接所述恒流升压模块10的升压输入端。

在本实施例中，所述恒流升压模块10用于将所述供电电源50输出的电压信号转化恒流电压信号并升压，并经所述用于输出对所述供电电流进行恒流升压后的电流给LED工作电路60的负载输出端输出。所述恒流升压模块10的升压输入端与所述AC-DC变换器输出电压端VBL连接，所述恒流升压模块10的升压输出端与所述LED工作电路60的负载输入端连接，所述恒流升压模块10的升压受控端与所述LED控制芯片20的使能信号输出端，在接收到所述LED控制芯片20发送使能信号对所述供电电源50输入的供电电流进行控制，包括，在所述恒流升压模块10接收到的输入信号为高准位时，触发所述升压受控端将恒流升压模块10中的开关管导通，进行储能与释能，将电压升高到足以使所述LED工作电路60中的LED串导通；在所述恒流升压模块10接收到的输入信号为低准位时，触发所述升压受控端将恒流升压模块10中的开关管截止，所述恒流升压模块10输出的电压不足以使所述LED工作电路60中的LED串导通。

在本实施例中，本领域技术人员可知，所述LED控制芯片20的调光采样端用于接收所述调光电流输出端输出电流的采样信息，以使所述LED控制芯片20根据采样信息调整驱动升压受控端的输出，达到恒流升压的目的。其中，所述升压受控端的工作频率是100KHz，根据从所述调光电流输出端接收到的电流调整所述使能信号的占空比的脉宽调制电路，并通过所述使能信号输出端将使能信号输出给恒流升压模块10，包括，在从调光电流输出端接收到的输入信号为低准位时，调整所述使能信号的占空比的脉宽调制电路，输出低准位信号给所述恒流升压模块10；在从调光电流输出端接收到的输入信号为高准位时，调整所述使能信号的占空比的脉宽调制电路，输出高准位信号给所述恒流升压模块10。

在本实施例中，所述调光开关30用于在脉波宽度调光应用线路上进行调光，通过控制所述调光开关30输出电流为200Hz的方波。所述调光控制端接收所述用于为调光开关提供过压保护的过压保护模块40发送的过压控制的脉宽调制信号，其中，所述脉宽调制信号的工作频率是200Hz，在接收到所述过压保护模块40发送的输入信号为高准位时，输出高准位电流信号给所述LED控制芯片20，同时所述调光开关30导通；在接收到所述过压保护模块40发送的输入信号为低准位时，输出低准位电流信号给所述LED控制芯片20，同时所述调光开关30不导通。

在本实施例中，所述用于为调光开关提供过压保护的过压保护模块40用于根据LED工作电路60的工作状态进行过压保护。所述过压保护模块40的过压检测端检测所述LED工作电路60的电压，根据所述电压通过过压控制端输出脉宽调制信号，包括，在过压检测端接收到所述LED工作电路60的电压，对所述电压进行检测，在检测到所述电压高于设定的检测电压值时，拉低所述脉宽调制信号，输出脉宽调制信号为低准位信号。

本实施例提供的LED驱动电路的工作原理如下：

在短路时，所述过压保护模块40检测到所述LED工作电路60的电压高于设定的检测电压值时，拉低所述脉宽调制信号，输出脉宽调制信号为低准位信号，所述LED控制芯片20的调光采样端采样到所述调光开关30的调光电流输出端的信号为低准位信号时，所述LED控制芯片20根据采样信息调整驱动升压受控端的输出为低准位信号给所述恒流升压模块10的升压受控端，所述升压受控端接收到的输入信号为低准位时，则所述恒流升压模块10中的开关管截止，不进行升压，通过所述恒流升压模块10的升压输出端输出的电压不足以使所述LED工作电路60中的LED串导通，同时所述低准位脉宽调制信号通过过压控制端关闭所述调光开关30，所述LED工作电路60的电流被截止，进而能在短路时将LED工作电路电流截止，则所述调光应用线路上调光开关中的MOS管得到保护。

有益效果：因为采用了在调光开光的调光电流输入端和调光控制端之间加入过压保护模块，所以克服了在LED工作电路短路时，大电流通过调光开关将调光开关中的MOS管损坏的技术缺陷，进而达到了短路时，高效可靠保护调光开关技术效果。

请参见图3，是本实用新型第二个实施例提供的LED驱动电路的过压保护模块的的结构示意图；以下将结合图3描述本实用新型提供的LED驱动电路的过压保护模块的具体结构：

所述过压保护模块40包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、开关管Q1和第三电阻R3；

所述过压保护模块40的过压检测端通过所述第一电阻R1连接所述开关管Q1的控制端，所述第二电阻R2连接在所述开关管Q1的控制端与输出端之间，所述第一电容C1连接在所述开关管的控制端与输出端之间，所述开关管Q1的输出端接地，所述开关管Q1的输入端通过第三电阻R3连接所述过压保护模块的过压控制端。

进一步地，所述开关管Q1为N沟道MOS管；其中，所述开关管Q1的控制端为N型MOS管的栅极，所述开关管Q1的输入端为N型MOS管的漏极，所述开关管Q1的输出端为N型MOS管的源极。

以开关管Q1为N沟道MOS管为例描述过压保护模块40的工作原理：

所述LED工作电路60的输出电压通过过压保护模块40的过压检测端流经第一电阻R1和第二电阻R2，其中，所述过压检测端接入LED工作电路的LED-端，所述第一电阻R1和第二电阻R2将所述LED-的输出电压进行分压采样，第一电容C1连接在所述第二电阻R2两端，消除干扰信号，当第一电阻R1和第二电阻R2将所述输出电压进行分压后的采样电压高于设定的检测电压值时，即高于所述开关管Q1的导通电压Vgs时，所述开关管Q1导通，所述过压保护模块的过压控制端通过第三电阻R3连接所述开关管Q1的输入端，其中，所述过压检测端接入了脉宽调制控制端PWM_DIM，所述端口PWM_DIM用以根据用户的操作实现脉宽调光；则所述脉宽调制信号通过第三电阻R3和所述开关管Q1接地，进而所述脉宽调制信号被拉低。

需要说明的是，所述开关管Q1仅以N型MOS管为例进行描述，还可以替换为三极管、场效应管、IGBT、晶闸管等三端控制器件或其派生器件。

有益效果：因为采用了采样电阻进行电压采样，通过控制电路控制脉宽调制信号的输出，所以克服了在LED工作电路短路时，所述脉宽调制信号仍存在电路中，电源供电端的几十伏电压通过LED工作电路达到调光开关，整个LED工作电路回路阻抗很小，进而产生几十安倍的大电流将调光开关中MOS损坏的技术缺陷，进而达到了短路时，拉低脉宽调制信号，从源头上高效可靠保护调光开关中MOS技术效果。

本实用新型提供的LED驱动电路，通过设置过压保护模块，该过压保护模块的过压检测端与LED工作电路的电压输出端连接，也就是与调光开关的调光电流输入端连接，在所述LED工作电路短路时，所述过压保护模块的检测到高电压，并输出低准位的脉宽调制信号，控制LED控制芯片不动作，进而控制了恒流升压模块不升压，输出给所述LED工作电路的电压不足以使得LED工作电路的LED串导通，同时关闭了所述调光开关，断开了所述调光开关的MOS管，则电流截止，从而能实现在短路时对调光开关中MOS管的保护作用，能够有效地避免不必要的资源浪费，且提高了电源的可靠性。

图4是本实用新型第三个实施例提供的LED驱动系统的的结构示意图；

本实施例提供的LED驱动系统包括：LED驱动电路和LED工作电路60；

所述LED驱动电路60为上述所述第一实施例至第二施例的LED驱动电路20；

所述LED驱动电路的升电压输出端连接所述LED工作电路60的电源输入端；

所述LED工作电路50的电压输出端连接所述调光电流输入端。

进一步地，还包括为所述LED工作电路60供电的电源50；所述电源的供电端VBL与所述LED驱动电路的升压输入端连接。

进一步地，所述调光开关30包括N沟道MOS管Q2；

所述调光开关30的调光控制端连接所述N沟道MOS管Q2的栅极，所述调光开关30的调光电流输出端连接所述N沟道MOS管Q2的源极，所述调光开关30的调光电流输入端连接所述N沟道MOS管Q2的漏极。

再进一步地，所述调光开关30还包括：第一NPN三极管Q3、第二NPN三极管Q4、第一电阻R4、第二电阻R5、第三电阻R6、第四电阻R7、第五电阻R8、第六电阻R9、第七电阻R10和第八电阻R11；

所述过压保护模块的过压控制端通过所述第一电阻R4连接所述第一NPN三极管Q3的基极；所述第二电阻R5连接在所述第一NPN三极管Q3的基极与发射极之间，所述第一NPN三极管Q3的发射极接地；所述第三电阻R6连接在所述第二NPN三极管Q4的基极与发射极之间；所述第二NPN三极管Q4的基极连接所述第一NPN三极管Q3的集电极，所述第二NPN三极管Q4的发射极接地；所述用于提供直流电压的供电端LED_VIN通过第四电阻R7连接所述第一NPN三极管Q3的集电极；所述用于提供直流电压的供电端LED_VIN通过第五电阻R8连接所述第二NPN三极管Q4的集电极；所述第六电阻R9连接在所述第二NPN三极管Q4的集电极和所述N沟道MOS管Q2的栅极之间；所述第七电阻R10连接在所述N沟道MOS管Q2的源极和地之间；所述第八电阻R11连接在所述N沟道MOS管Q2的源极和栅极之间。

本实施例提供的LED驱动系统的工作原理如下：

在短路时，LED工作电路60的LED-的电压就会高，所述过压保护模块40通过采样电阻R1和R2采样到的电压高于设定的检测电压值时，则开关管Q1导通，则通过开关管Q1和起到限流作用的R3接入的脉宽调制信号就会流向地，进而所述脉宽调制信号被拉低，脉宽调制信号端PWM_DIM通过电阻R4接入了调光开关30，所述脉宽调制信号通过电阻R9接入开关管Q2，所述脉宽调制信号电压低于所述开关管Q2导通电压值，则所述开关管Q2截止。而所述第十电阻R10限制流经调光开关30的电流，所述脉宽调制信号通过电阻R9接入所述LED控制芯片20的调光采样端LED_FB，所述调光采样端接收所述调光电流输出端采样到输出电流值低于预设定电流值时，所述LED控制芯片20根据采样信息调整驱动升压受控端LED_GATE的输出，输出低准位信号，在所述恒流升压电路10接收到的输入信号为低准位时，触发所述升压受控端将恒流升压模块10中的开关管截止，所述恒流升压模块10输出的电压不足以使所述LED工作电路60中的LED串导通。

有益效果：因为采用了在调光开光的调光电流输入端和调光控制端之间加入过压保护模块，在短路时，关闭了需要保护的开关管，设置电阻限流，控制电路的供能，所以克服了在LED工作电路短路时，大电流通过调光开关将调光开关中的MOS管损坏的技术缺陷，以达到保护调光开关的技术效果。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种LED驱动电路，其特征在于，包括：恒流升压模块、LED控制芯片、调光开关和用于为调光开关提供过压保护的过压保护模块；

所述恒流升压模块具有用于接收供电电源输入的供电电流的升压输入端、用于输出对所述供电电流进行恒流升压后的电流给LED工作电路的升压输出端和用于接收所述LED控制芯片的使能信号的升压受控端；所述调光开关具有调光控制端、调光电流输出端和用于连接所述LED工作电路的负载输出端的调光电流输入端；所述LED控制芯片具有调光采样端和使能信号输出端；所述过压保护模块具有过压检测端和过压控制端；

所述调光电流输出端与所述调光采样端连接，所述使能信号输出端与所述升压受控端连接；所述调光电流输入端与所述过压检测端连接，所述过压控制端与所述调光控制端连接。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述过压保护模块包括第一电阻、第二电阻、第一电容、开关管和第三电阻；

所述过压保护模块的过压检测端通过所述第一电阻连接所述开关管的控制端，所述第二电阻连接在所述开关管的控制端与输出端之间，所述第一电容连接在所述开关管的控制端与输出端之间，所述开关管的输出端接地，所述开关管的输入端通过第三电阻连接所述过压保护模块的过压控制端。

3.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述开关管为N沟道MOS管；其中，所述开关管的控制端为N型MOS管的栅极，所述开关管的输入端为N型MOS管的漏极，所述开关管的输出端为N型MOS管的源极。

4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述调光开关包括N沟道MOS管；

所述调光开关的调光控制端连接所述N沟道MOS管的栅极，所述调光开关的调光电流输出端连接所述N沟道MOS管的源极，所述调光开关的调光电流输入端连接所述N沟道MOS管的漏极。

5.如权利要求4所述的LED驱动电路，其特征在于，所述调光开关还包括：第一NPN三极管、第二NPN三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

所述过压保护模块的过压控制端通过所述第一电阻连接所述第一NPN三极管的基极；所述第二电阻连接在所述第一NPN三极管的基极与发射极之间，所述第一NPN三极管的发射极接地；所述第三电阻连接在所述第二NPN三极管的基极与发射极之间；所述第二NPN三极管的基极连接所述第一NPN三极管的集电极，所述第二NPN三极管的发射极接地；用于提供直流电压的供电端通过第四电阻连接所述第一NPN三极管的集电极；所述用于提供直流电压的供电端通过第五电阻连接所述第二NPN三极管的集电极；所述第六电阻连接在所述第二NPN三极管的集电极和所述N沟道MOS管的栅极之间；所述第七电阻连接在所述N沟道MOS管的源极和地之间；所述第八电阻连接在所述N沟道MOS管的源极和栅极之间。

6.一种LED驱动系统，其特征在于，包括：LED驱动电路和LED工作电路；

所述LED驱动电路为如权利要求1至5任一项所述的LED驱动电路；

所述LED驱动电路的升电压输出端连接所述LED工作电路的电源输入端；

所述LED工作电路的电压输出端连接所述调光电流输入端。

7.如权利要求6所述LED驱动系统，其特征在于，还包括为所述LED工作电路供电的电源；所述电源的供电端与所述LED驱动电路的升压输入端连接。