CN104124860A - 开关电源保护电路及led灯具 - Google Patents

Abstract

本发明属于保护电路领域，尤其涉及一种开关电源保护电路及LED灯具。本发明提供的开关电源保护电路，连接在开关电源输出端与负载之间，包括电压转换单元、开路保护单元和电流取样单元。在负载开路时，开路保护单元可以通过对电压转换单元反馈输入端的调控，控制从电压转换单元输出的电压大小，进而保护整个电路。该开关电源保护电路的设计简单可靠，成本低廉并且体积结构小，易于实现，适合做各类开关电源的开路保护电路。

Description

开关电源保护电路及LED灯具

技术领域

本发明属于保护电路领域，尤其涉及一种开关电源保护电路及LED灯具。

背景技术

随着科学技术的不断发展，新产品新技术不断革新，LED作为新型光源，它有着节能、环保、高效的特点，LED技术已经成熟并应用于各个领域，随之也出现了各种各样的开关电源电路。LED是一种电流型发光器件，对流过自身的电流非常敏感，要求相对也很苛刻。

以开关电源经升压处理后接LED为例，当负载LED开路时（比如LED串中有一颗开路），会引起输出电压阶跃式突变上升，致使电路因电压过高而损坏；因此，急需一种能够实现开路保护的开关电源电路来解决上述技术问题。实际上，与LED类似的各类家用电子电器的开关电路，同样需要具备开路保护的功能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的首先在于提供一种开关电源保护电路，以解决现有开关电源电路因为不具备开路保护功能而容易导致整个电路受损的技术问题。

本发明采用的技术方案为：

一种开关电源保护电路，包括：

电压转换单元，连接在所述开关电源的输出端与负载的输入端之间、用于将输入电压进行升压或降压变换；

开路保护单元，并接在负载的输入端与输出端之间，用于在所述负载开路时通过所述电压转换单元的反馈输入端控制输出电压的大小、保护整个电路；

电流取样单元，连接在负载的输出端与地之间，用于对流经所述负载的电流进行取样。

进一步地，所述电路还包括：连接在所述电压转换单元的输出端与地之间、用于对输入给所述负载的电压进行整流滤波处理的整流滤波单元。

具体地，所述开路保护单元包括稳压二极管ZD1和电阻R2；所述稳压二极管ZD1的阴极接所述负载的输入端，所述稳压二极管ZD1的阳极同时接所述电阻R2的第一端和所述电压转换单元的反馈输入端;所述电阻R2的第二端接所述负载的输出端。或者，所述开路保护单元包括稳压二极管ZD2；所述稳压二极管ZD2的阴极接所述负载的输入端，所述稳压二极管ZD2的阳极同时接所述负载的输出端和所述电压转换单元的反馈输入端。

具体地，所述电压转换单元包括升压转换器U1、二极管D1、电阻R1、电容C3和电感L1；所述升压转换器U1的电压输入引脚接所述所述开关电源的输出端，所述升压转换器U1的公共引脚依次通过所述电阻R1、电容C3接地，所述升压转换器U1的开关控制引脚同时接所述电感L1的第一端和所述二极管D1的阳极，所述电感L1的第二端接所述升压转换器U1的电压输入引脚，所述二极管D1的阴极同时接所述开路保护单元的输入端与所述负载的输入端，所述升压转换器U1的反馈输入引脚接所述开路保护单元。

具体地，所述电流取样单元包括电阻R3；所述电阻R3连接在所述负载的输出端与地之间。

整流滤波单元包括电容C2和电容C4；所述电容C2和电容C4分别并接在所述电压转换单元的输出端与地之间。

进一步地，所述升压转换器U1的电压输入引脚还通过一电容C1接地。

本发明的另一目的在于提供一种LED灯具，该灯具包括一个或多个连接在开关电源输出端的LED串，作为改进，所述LED灯具包括一个如上所述的开关电源保护电路。

本发明提供的开关电源保护电路及LED灯具，在负载（比如LED串）开路时，开路保护单元可以通过对电压转换单元反馈输入端的调控，控制从电压转换单元输出的电压大小，进而保护整个电路。该开关电源保护电路的设计简单可靠，成本低廉并且体积结构小，易于实现，适合做各类开关电源的开路保护电路。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的开关电源保护电路的结构框图；

图2是本发明第二实施例提供的开关电源保护电路的结构框图；

图3是本发明第三实施例提供的开关电源保护电路的电子元器件示例图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明第一实施例提供的开关电源保护电路的结构框图；为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，如图所示：

一种开关电源保护电路，连接在开关电源输出端与负载500之间，包括：电压转换单元100、开路保护单元200和电流取样单元300；

其中，电压转换单元100连接在开关电源的输出端Vin与负载500的输入端之间、用于将输入电压进行升压或降压变换；开路保护单元200，并接在负载500的输入端与输出端之间，用于在负载500开路时通过电压转换单元100的反馈输入端控制输出电压的大小、保护整个电路；电流取样单元300，连接在负载500的输出端与地之间，用于对流经负载500的电流进行取样。

一般来说，在开关电源的输出端，不论是经过一个升压转换单元还是降压转换单元进行转换后的电压，在负载开路时，都会造成输出电压跃阶式突变上升，这样就可能对整个电路造成损害。而根据本第一实施例提供的开关电源保护电路，在电压转换单元之后、负载的两端并接一个开路保护单元，就可以实现在负载开路时，通过电压转换单元的反馈输入端控制输出电压的大小、进而保护整个电路。也就是说，只要电压转换单元包括一个反馈输入端，在负载开路时，就可以由开路保护单元通过对电压转换单元反馈输入端的调控，调节输出电压的大小，保护整个电路。

进一步地，作为优选实施例，本发明提供的开关电源保护电路还可以包括一个整流滤波单元400。如图2所示，图2即是本发明第二实施例提供的开关电源保护电路的结构框图。在本第二实施例中，开关电源保护电路除了包括第一实施例提供的各个模块结构之外，还包括了一个整流滤波单元400，该整流滤波单元400连接在电压转换单元100的输出端与地之间、用于对输入给负载500的电压进行整流滤波处理。

图3是本发明第三实施例提供的开关电源保护电路的电子元器件示例图。本第三实施例提供的电子元器件示例图是以第二实施例提供的结构框图为基础的，也就是说，本第三实施例提供的开关电源保护电路包括电压转换单元100、开路保护单元200、电流取样单元300和整流滤波单元400，并且，为了便于说明，以负载500为LED串为例，与其相对应的，电压转换单元100也是一个实现升压转换的功能模块。

具体参见图3。

开路保护单元200并接在负载500（即LED串）的两端，包括稳压二极管ZD1和电阻R2；稳压二极管ZD1的阴极接LED串500的输入端，稳压二极管ZD1的阳极同时接电阻R2的第一端和电压转换单元200的反馈输入端;电阻R2的第二端接LED串500的输出端。

电压转换单元100包括升压转换器U1、二极管D1、电阻R1、电容C3和电感L1；升压转换器U1的电压输入引脚Vin接开关电源的输出端，同时，升压转换器U1的电压输入引脚还通过一电容C1接地。升压转换器U1的公共引脚COMP依次通过电阻R1、电容C3接地，升压转换器U1的开关控制引脚SW同时接电感L1的第一端和二极管D1的阳极，电感L1的第二端接升压转换器U1的电压输入引脚Vin，二极管D1的阴极同时接整流滤波单元400、开路保护单元200和LED串500，升压转换器U1的反馈输入引脚FB接在开路保护单元200的稳压二极管ZD1和电阻R2的公共连接端。

此外，整流滤波单元400包括电容C2和电容C4，分别并接在二极管D1的阴极与地之间。电流取样单元300则包括电阻R3；该电阻R3连接在LED串500的输出端与地之间。

假设是不包括开路保护单元200的电路，则当LED串开路或者被移走时，电流取样电阻R3被下拉至接地，使升压转换器U1的反馈输入引脚FB端的电压有被下拉的趋势，作为响应，升压转换器U1会尽可能地增加其工作占空比直至最大值，目的是使在升压转换器U1的反馈输入引脚FB上维持正确的电压，即为其内部参考电压Vref。当升压转换器U1接近其最大占空比时，可以产生很高的输出电压，由公式Vout=1/(1-D)*Vin可知，比如当占空比到达0.9时，电路的输出电压Vout=1/(1-0.9)*Vin=10Vin，而一般情况D=0.5时，Vout=1/(1-0.5)*Vin=2Vin，也就是说，在LED串开路时，电路的输出电压会急剧上升并可能损坏电路。

以图3所示的电路结构为例，电路正常工作时，开路保护单元200中的稳压二极管ZD1由于电压不够高而未被击穿，没有电流经过。同样，在LED串开路或被移走时，电压急剧上升，致使稳压二极管ZD1被击穿，同时，电流流经电阻R2和电阻R3接地形成回路。实际上，当Vout上升至稳压二极管ZD1被击穿时，升压转换器U1的反馈输入引脚FB上的电压超过其内部的参考电压Vref，作为响应，升压转换器U1会降低占空比值，使输出电压Vout降低，目的是使在升压转换器U1的反馈输入引脚FB上维持正确的电压，即为其内部参考电压Vref。实现开路保护后的整个输出电流由电阻R2和电阻R3的串联组合决定，因为升压转换器U1的反馈输入引脚FB上的电压等于其内部参考电压Vref，因此，输出的保护电流默认为：Ipro=Vref/（R2+R3），并且最高输出电压Vout=VZD1+Vref，因此实现将输出电压限制在一个安全的水平，同时实现在LED串出现开路故障时降低输出电流。

在具体实现时，为了确保稳压二极管ZD1在电路正常运行期间完全关闭，选用的稳压二极管ZD1，其击穿电压应至少高于最大负载电压、并且小于升压转换器U1的规定最大输出电压。此外，作为优选实施例，在具体实现时，电阻R2的阻值应尽可能地大，以最小化稳压二极管ZD1的功耗。

实际上，在具体实现开路保护时，开路保护单元也可以只包括稳压二极管ZD2；稳压二极管ZD2的阴极接负载500的输入端，阳极同时接负载500的输出端和电压转换单元100的反馈输入端。也就是说，省略电阻R2也是可以基本实现开路保护功能的。开路时，输出电流的大小就仅由电流取样电阻R3的阻值大小来控制。

本发明实施例还提供一种LED灯具，所述灯具包括一个或多个连接在开关电源输出端的LED串，作为改进，所述LED灯具包括一个如上所述的开关电源保护电路。

本发明提供的开关电源保护电路及LED灯具，在负载（比如LED串）开路时，开路保护单元可以通过对电压转换单元反馈输入端的调控，控制从电压转换单元输出的电压大小，进而保护整个电路。该开关电源保护电路的设计简单可靠，成本低廉并且体积结构小，易于实现，适合做各类开关电源的开路保护电路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了较详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关电源保护电路，其特征在于，所述电路包括：

电压转换单元，连接在所述开关电源的输出端与负载的输入端之间、用于将输入电压进行升压或降压变换；

开路保护单元，并接在负载的输入端与输出端之间，用于在所述负载开路时通过所述电压转换单元的反馈输入端控制输出电压的大小、保护整个电路；

电流取样单元，连接在负载的输出端与地之间，用于对流经所述负载的电流进行取样。

2.如权利要求1所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述电路还包括：

连接在所述电压转换单元的输出端与地之间、用于对输入给所述负载的电压进行整流滤波处理的整流滤波单元。

3.如权利要求2所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述开路保护单元包括稳压二极管ZD1和电阻R2；

所述稳压二极管ZD1的阴极接所述负载的输入端，所述稳压二极管ZD1的阳极同时接所述电阻R2的第一端和所述电压转换单元的反馈输入端;所述电阻R2的第二端接所述负载的输出端。

4.如权利要求2所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述开路保护单元包括稳压二极管ZD2；

所述稳压二极管ZD2的阴极接所述负载的输入端，所述稳压二极管ZD2的阳极同时接所述负载的输出端和所述电压转换单元的反馈输入端。

5.如权利要求3或4所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述电压转换单元包括升压转换器U1、二极管D1、电阻R1、电容C3和电感L1；

所述升压转换器U1的电压输入引脚接所述开关电源的输出端，所述升压转换器U1的公共引脚依次通过所述电阻R1、电容C3接地，所述升压转换器U1的开关控制引脚同时接所述电感L1的第一端和所述二极管D1的阳极，所述电感L1的第二端接所述升压转换器U1的电压输入引脚，所述二极管D1的阴极同时接所述开路保护单元的输入端与所述负载的输入端，所述升压转换器U1的反馈输入引脚接所述开路保护单元。

6.如权利要求5所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述电流取样单元包括电阻R3；所述电阻R3连接在所述负载的输出端与地之间。

7.如权利要求5所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述整流滤波单元包括电容C2和电容C4；

所述电容C2和电容C4分别并接在所述电压转换单元的输出端与地之间。

8.如权利要求5所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述升压转换器U1的电压输入引脚还通过一电容C1接地。

9.一种LED灯具，包括一个或多个连接在开关电源输出端的LED串，其特征在于，所述LED灯具包括一个开关电源保护电路，所述开关电源保护电路包括：

电压转换单元，连接在所述开关电源的输出端与所述LED串的输入端之间、用于将输入电压进行升压或降压变换；

开路保护单元，并接在所述LED串的输入端与输出端之间，用于在所述所述LED串开路时控制输出电压的大小、以保护整个电路；

电流取样单元，连接在所述LED串的输出端与地之间，用于对流经所述LED串的电流进行取样。

10.如权利要求9所述的LED灯具，其特征在于，所述开关电源保护电路为如权利要求2-8任一项所述的电路。