CN103095099B - 一种负载驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种负载驱动电路，包括：开关电源模块和备用通路模块；开关电源模块的输入端连接输入电压，输出端连接负载；备用通路模块的输入端连接输入电压，输出端连接负载；当开关电源模块正常工作时，备用通路模块不工作，由开关电源模块将输入电压进行转换后为负载提供直流电，开关电源模块至少包括DC/DC变换单元；当开关电源模块故障时，备用通路模块工作，为负载提供电流通路。这样可以保证，当开关电源模块故障，负载仍然由备用通路模块供电，保持不断电。

Description

一种负载驱动电路
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，特别涉及一种负载驱动电路。
背景技术
开关电源是一种电压转换电路，广泛应用于现代电子产品中，提高开关电源的可靠性具有现实意义。
开关电源中的开关管工作在高频开关状态，且其内部的半导体器件的寿命容易受开关电源自身产生的热量的影响。因此，开关电源的整机可靠性并不高。现阶段，本领域的技术人员往往从预防开关电源故障的方面去提高其可靠性，例如设立各种保护电路。其实，这些保护电路对于浪涌或雷击也难以确保起到防护作用，这时一旦开关电源发生故障，鲜有补救措施，这种情况下，开关电源的故障会直接导致负载断电。
因此，本领域技术人员需要解决的技术问题是保证开关电源故障时，负载不会断电。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种负载驱动电路，当开关电源故障时，负载不断电。
本发明提供一种负载驱动电路，包括：开关电源模块和备用通路模块；
所述开关电源模块的输入端连接输入电压，输出端连接负载；
所述备用通路模块的输入端连接所述输入电压，输出端连接所述负载；
当所述开关电源模块正常工作时，所述备用通路模块不工作，由开关电源模块将输入电压进行转换后为所述负载提供直流电，所述开关电源模块至少包括DC/DC变换单元；当所述开关电源模块故障时，所述备用通路模块工作，为所述负载提供电流通路。
优选地，所述开关电源模块还包括连接在所述DC/DC变换单元输入端的整流单元。
优选地，所述开关电源模块中包括分断单元，用于当所述开关电源模块故障时，断开所述开关电源模块中的故障支路。
优选地，所述分断单元包括任意个分断器件，各个分断器件分别串联在所述开关电源模块的潜在短路故障的器件所在的支路中。
优选地，所述分断器件为保险丝、半导体开关器件或继电器。
优选地，所述半导体开关器件为三极管、MOS管或IGBT管。
优选地，所述备用通路模块是否处于工作状态由所述开关电源模块的输入端和输出端的电压差决定；
当所述开关电源模块正常工作时，所述备用通路模块承受正向或反向的电压差而阻断不进行工作；当所述开关电源模块故障时，所述备用通路模块承受所述开关电源模块的故障电压而导通进行工作。
优选地，
当所述开关电源模块为升压型开关电源模块，且输入端的所述输入电压为直流电时，所述备用通路模块为第一二极管；所述第一二极管的阳极连接所述升压型开关电源模块的电流输入端，所述第一二极管的阴极连接所述升压型开关电源模块的电流输出端；
或，
当所述开关电源模块为升压型开关电源模块，且输入端的所述输入电压为交流电时，所述备用通路模块包括第二二极管和第三二极管；所述第二二极管和第三二极管的阳极分别连接所述开关电源模块的两个电流输入端，第二二极管和第三二极管的阴极均连接所述开关电源模块的电流输出端。
优选地，当所述升压型开关电源模块采用boost为主电路时，
所述分断器件串联在boost电路的开关管和电感组成的串联回路中；
或，串联在所述开关管所在的支路中；
或，串联在所述电感所在的支路中。
优选地，所述开关电源模块为PFC电路；
所述负载包括恒流模块和LED光源；所述恒流模块的输入端连接所述PFC电路的输出端，所述恒流模块的输出端连接所述LED光源。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的负载驱动电路，在开关电源模块的两端并联备用通路模块，当开关电源模块正常工作时，备用通路模块不工作，由开关电源模块驱动负载工作。当开关电源模块故障时，备用通路模块工作，由备用通路模块为负载提供电流通路。这样可以保证，当开关电源模块故障，负载仍然由备用通路模块供电，保持不断电。
附图说明
图1是本发明提供的负载驱动电路实施例一示意图；
图2是本发明提供的负载驱动电路实施例二示意图；
图3是本发明提供的负载驱动电路实施例三示意图；
图4是本发明提供的负载驱动电路实施例四示意图；
图5是本发明提供的负载驱动电路实施例五示意图；
图6是本发明提供的负载驱动电路实施例六示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
参见图1，该图为本发明提供的负载驱动电路实施例一示意图。
本实施例提供的负载驱动电路，包括：开关电源模块100和备用通路模块200；
所述开关电源模块100的输入端连接输入电压Vin，输出端连接负载300；
所述备用通路模块200的输入端连接所述输入电压Vin，输出端连接所述负载300；
当所述开关电源模块100正常工作时，所述备用通路模块200不工作，由开关电源模块100将输入电压Vin进行转换后为所述负载300提供直流电，即Vo为直流电压；所述开关电源模块100至少包括DC/DC变换单元；当所述开关电源模块100故障时，所述备用通路模块200工作，为所述负载300提供电流通路。
需要说明的是，本实施例提供的备用通路模块仅为负载提供电流通路，不具备类似开关电源模块的转换功能，不包括高频开关管。
本发明提供的负载驱动电路，在开关电源模块的两端并联备用通路模块，当开关电源模块正常工作时，备用通路模块不工作，由开关电源模块驱动负载工作。当开关电源模块故障时，备用通路模块工作，由备用通路模块为负载提供电流通路。这样可以保证，当开关电源模块故障，负载仍然由电流通路供电，保持不断电。
需要说明的是，本发明实施例中提供的开关电源模块中还可以包括整流单元，所述整流单元连接在所述DC/DC变换单元输入端。
优选地，本发明实施例提供的开关电源模块中还可以包括分断单元，用于当所述开关电源模块故障时，断开所述开关电源模块中的故障支路。
由于开关电源模块故障包括器件短路或断路，为确保开关电源模块一旦故障，断开所述开关电源模块中的故障支路，从而不影响备用通路模块的正常工作，因此，需要在所述开关电源模块中包括分断单元。
所述分断单元可以包括任意个分断器件，各个分断器件分别串联在所述开关电源模块的潜在短路故障的器件所在的支路中。
所述分断器件可以为保险丝、半导体开关器件或继电器。
所述半导体开关器件可以为三极管、MOS管或IGBT管。
所述半导体开关器件和继电器都是受控器件，即其通断由自身的受控端(例如MOS管的栅极)决定，因此，所述受控端的驱动电路接收所述开关电源模块故障的通知信号，进而控制其导通和关断。当开关电压模块故障时，受控器件断开所在的支路。
需要说明的是，所述备用通路模块是否处于工作状态可以由所述开关电源模块的输入端和输出端的电压差决定；
当所述开关电源模块正常工作时，所述备用通路模块承受正向或反向的电压差而断开不进行工作；当所述开关电源模块故障时，所述备用通路模块承受所述开关电源模块的故障电压而导通进行工作。
所述备用通路模块的工作状态自动受控于所述开关电源模块的输入端和输出端之间的电压差，不需要另设控制电路，这样的控制方式很简单，容易实现。
下面结合附图详细介绍本发明提供的备用通路模块的实现方式。
参见图2，该图为本发明提供的负载驱动电路实施例二示意图。
本实施例提供的备用通路模块的前提是：当所述开关电源模块为升压型开关电源模块200，且输入端的所述输入电压Vin为直流电；
所述备用通路模块为第一二极管D1；所述第一二极管D1的阳极连接所述升压型开关电源模块200的电流输入端，所述第一二极管D1的阴极连接所述升压型开关电源模块200的电流输出端；
当所述升压型开关电源模块200正常工作时，其输出电压Vo大于输入电压Vin，则D1承受反向压降，依据二极管的单向导通性，D1不导通，即所述备用通路模块阻断不工作；当所述升压型开关电源模块200故障不具备升压功能时，其输出电压Vo不再大于输入电压Vin，D1因承受正向压降而导通，即所述备用通路模块导通，为负载300提供了电流通路，保证开关电源模块故障时，负载300仍然不断电；从而实现所述备用通路模块和所述开关电源模块的“互补工作”。
参见图3，该图为本发明提供的负载驱动电路实施例三示意图。
本实施例提供的备用通路模块的前提是：当所述开关电源模块为升压型开关电源模块200，且输入端的所述输入电压Vin为交流电；
所述备用通路模块包括第二二极管D2和第三二极管D3；所述第二二极管D2和第三二极管D3的阳极分别连接所述开关电源模块的两个电流输入端，第二二极管D2和第三二极管D3的阴极均连接所述开关电源模块的电流输出端，即Io的输出端。
当所述升压型开关电源模块200正常工作时，其输出电压Vo大于输入电压Vin，则D2和D3均承受反向压降，依据二极管的单向导通性，D2和D3均不导通，即所述备用通路模块阻断不工作；当升压型开关电源模块200故障时，输入端的正向交流电和反向交流电分别经D2和D3提供的通路给负载300供电。即所述备用通路模块导通，为负载300提供了电流通路，保证开关电源模块故障时，负载300仍然不断电；从而实现所述备用通路模块和所述开关电源模块的“互补工作”。
需要说明的是，本发明实施例提供的负载驱动电路，当所述升压型开关电源模块采用boost为主电路时，
所述分断器件可以串联在boost电路的开关管和电感组成的串联回路中；
或，也可以串联在所述开关管所在的支路中；
或，也可以串联在所述电感所在的支路中。
下面结合附图分别以分断器件串联在开关管所在支路中和串联在电感所在支路中为例进行介绍。
参见图4，该图为本发明提供的负载驱动电路实施例四示意图。
本实施例中的备份通路模块以D1为例进行介绍，升压型开关电源模块以boost为主电路进行介绍，分断器件串联在开关管所在的支路中为例进行介绍。
需要说明的是，该实施例中所述分断器件以保险丝为例进行介绍。
boost电路包括电感L、开关管S、续流二极管D，输出电容C，保险丝F1连接在开关管S所在支路中。
(1)当开关管S断开引起开关电源模块故障时，电感L和二极管D的串联支路的阻抗大于二极管D1的阻抗，输入电压Vin主要经过D1给负载300供电；
(2)当开关管S短路引起开关电源模块故障时，短路的开关管S和电感L直接把输入电压Vin短路导致保险丝F1断开，输入电压Vin主要经过D1给负载300供电；
(3)当D短路引起开关电源模块故障时，开关管S处于开关过程中的导通状态时，导通的开关管S把电容C的两端直接短路，短路电流过大致使F1断开或开关管S炸断导致S所在支路断开，输入电压Vin主要经过D1给负载300供电；
(4)当D断开引起开关电源模块故障时，且开关管S处于开关过程中的关断状态时，L的电流瞬间降为0，导致L两端有一个很大的反向压降和输入电压Vin一起加在开关管S的两端，致使F1断开或开关管S炸断导致S所在支路断开，输入电压Vin主要经过D1给负载300供电。
从以上分析可以看出，无论开关电源模块中的哪个器件出现故障，输入电压Vin均可以通过D1为负载300继续供电，负载300可以正常工作，处于不断电的状态。
需要说明的是，保险丝F1可以是快速熔断保险丝，使得开关电源模块一旦故障时，F1先于串联在驱动电路输入端和输入电压Vin之间的保险丝断开，从而输入电压Vin不会因开关电源模块的故障而断开给所述负载驱动电路供电。
参见图5，该图为本发明提供的负载驱动电路实施例五示意图。
本实施例与图4所示实施例的区别是：保险丝F1串联在L所在的支路中。
(1)当开关管S断开引起开关电源模块故障时，电感L和二极管D的串联支路的阻抗大于二极管D1的阻抗，输入电压Vin主要经过D1给负载供电；
(2)当开关管S短路引起开关电源模块故障时，短路的开关管S和电感L直接把输入电压Vin短路导致保险丝F1断开，输入电压Vin主要经过D1给负载供电；
(3)当D短路引起开关电源模块故障时，开关管S处于开关过程中的导通状态时，导通的开关管S把电容C的两端直接短路，短路电流过大致使开关管S炸断导致S所在支路断开，输入电压Vin主要经过D1给负载供电；
(4)当D断开引起开关电源模块故障时，且S处于开关过程中的关断状态时，L的电流瞬间降为0导致L两端有一个很大的反向压降和输入电压Vin一起加在开关管S的两端，导致F1断开或开关管S炸断，输入电压Vin主要经过D1给负载供电。
参见图6，该图为本发明提供的负载驱动电路实施例六示意图。
上述所有实施例提供的负载驱动电路中，所述开关电源模块可以为本实施例中的PFC电路100；
所述负载300包括恒流模块300a和LED光源300b；所述恒流模块300a的输入端连接所述PFC电路100的输出端，所述恒流模块300a的输出端连接所述LED光源300b，从而所述恒流模块300a输出恒定电流给所述LED光源300b。
当PFC电路100故障时，输入电压Vin通过备用通路模块200给恒流模块300a供电，恒流模块300a仍能驱动LED光源300b发光，PFC电路100的故障只影响本实施例中负载驱动电路的功率因数，即，使得负载驱动电路工作在没有功率因数校正功能的不控整流状态。。
需要说明的是，上述所有实施例中的所述开关电源模块可以为PFC电路，上述所有实施例中的负载可以为开关电源类负载，比如LED驱动器，也可以是各类光源，比如LED。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种负载驱动电路，其特征在于，包括：开关电源模块和备用通路模块；
所述开关电源模块的输入端连接输入电压，输出端连接负载；
所述备用通路模块的输入端连接所述输入电压，输出端连接所述负载；
当所述开关电源模块正常工作时，所述备用通路模块不工作，由开关电源模块将输入电压进行转换后为所述负载提供直流电，所述开关电源模块至少包括DC/DC变换单元；当所述开关电源模块故障时，所述备用通路模块工作，为所述负载提供电流通路；
所述备用通路模块是否处于工作状态由所述开关电源模块的输入端和输出端的电压差决定；
当所述开关电源模块正常工作时，所述备用通路模块承受正向或反向的电压差而阻断不进行工作；当所述开关电源模块故障时，所述备用通路模块承受所述开关电源模块的故障电压而导通进行工作；
当所述开关电源模块为升压型开关电源模块，且输入端的所述输入电压为直流电时，所述备用通路模块为第一二极管；所述第一二极管的阳极连接所述升压型开关电源模块的输入端，所述第一二极管的阴极连接所述升压型开关电源模块的输出端；
或，
当所述开关电源模块为升压型开关电源模块，且输入端的所述输入电压为交流电时，所述备用通路模块包括第二二极管和第三二极管；所述第二二极管和第三二极管的阳极分别连接所述开关电源模块的两个输入端，第二二极管和第三二极管的阴极均连接所述开关电源模块的输出端。
2.根据权利要求1所述的负载驱动电路，其特征在于，所述开关电源模块还包括连接在所述DC/DC变换单元输入端的整流单元。
3.根据权利要求1所述的负载驱动电路，其特征在于，所述开关电源模块中包括分断单元，用于当所述开关电源模块故障时，断开所述开关电源模块中的故障支路。
4.根据权利要求3所述的负载驱动电路，其特征在于，所述分断单元包括任意个分断器件，各个分断器件分别串联在所述开关电源模块的潜在短路故障的器件所在的支路中。
5.根据权利要求4所述的负载驱动电路，其特征在于，所述分断器件为保险丝、半导体开关器件或继电器。
6.根据权利要求5所述的负载驱动电路，其特征在于，所述半导体开关器件为三极管、MOS管或IGBT管。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的负载驱动电路，其特征在于，当所述升压型开关电源模块采用boost为主电路时，
所述分断器件串联在boost电路的开关管和电感组成的串联回路中；
或，串联在所述开关管所在的支路中；
或，串联在所述电感所在的支路中。
8.根据权利要求1至5任一项所述的负载驱动电路，其特征在于，所述开关电源模块为PFC电路；
所述负载包括恒流模块和LED光源；所述恒流模块的输入端连接所述PFC电路的输出端，所述恒流模块的输出端连接所述LED光源。
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