CN104918360A - 一种led电源的全面保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED电源的全面保护电路,包括MOS管开关电源,其特征在于:在MOS管Q1开关电源中设置全面保护电路,该全面保护电路由偏置发生器单元、快速启动单元、MOS管G-S极保护单元和过流保护单元构成;偏置发生单元的输出端连接MOS管G-S保护单元的输入端,快速启动单元跨接在MOS管Q1的漏极和偏置发生单元的输出端;MOS管G-S保护单元的之一连接MOS管Q1的源极S、输出端之二连接MOS管Q1的栅极G,形成MOS管的G-S过电压保护回路;过流保护单元并接在MOS管Q1的漏极D和栅极G之间,形成MOS管Q1的D-S极过电压保护回路;偏置发生单元具有滤波器结构。具有电路结构简单、成本低、无频闪和双重工作保护、坚固耐用等有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED护电路,特别是一种LED电源的全面保护电路,适用于可控硅开关电源的电路过电流和过电压保护。属于可控硅开关电源及LED照明技术领域。
背景技术
在照明设备领域中,传统的白炽灯、荧光灯等照明设备由于发热量大、耗能高且控制不方便等问题已逐渐被LED灯所替代。由于LED照明以其节能及方便灵活的调光方式深受人们喜爱,因此LED灯被广泛应用。
目前,对LED进行调光的方式通常采用可控制硅来控制LED灯的通断以及亮度。在对旧照明电路进行改造的过程中,采用可控硅调光LED灯直接替换白炽灯,无需更改原有线路,市场需求极大。然而在现在技术中,可控硅调光电路大多数采用单级PFC,目的是改善功率因数,但这种电路存在以下缺陷:(1)容易在供电电源不稳定的情况下,损坏LED;(2)电路输出纹波较大,需要很大的输出电容来降低纹波,成本较高。(3)电路存在双重频率,导致可控硅调光时会出现不同程度的频闪效应,长时间在这些灯光照射下,极易产生近视、偏头痛和视觉神经***的病变。
因此,设计一种能有效降低纹波,实现LED灯无频闪的电源供电保护电路有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的,是为了解决现有技术中可控硅调光电路输出纹波大造成频闪、可控硅易损坏及电路成本较高的问题,提供一种LED电源全保护电路,具有电路结构简单、成本低、无频闪和双重工作保护、坚固耐用等特点。
本发明的目的可以通过如下措施达到:
一种LED电源的全面保护电路,包括MOS管开关电源,其结构特点在于:MOS管开关电源由AC-DC电源和MOS管Q1构成,AC-DC电源的输出端连接MOS管Q1的漏极D,MOS管Q1的栅极G为LED电源的输出端;在MOS管Q1开关电源中设置全面保护电路,该全面保护电路由偏置发生器单元、快速启动单元、MOS管G-S极保护单元和过流保护单元构成;偏置发生单元的输入端连接AC-DC电源的输入端、输出端连接MOS管G-S保护单元的输入端,快速启动单元跨接在MOS管Q1的漏极和偏置发生单元的输出端;MOS管G-S保护单元的之一连接MOS管Q1的源极S、输出端之二连接MOS管Q1的栅极G,形成MOS管的G-S过电压保护回路;过流保护单元并接在MOS管Q1的漏极D和栅极G之间,形成MOS管Q1的D-S极过电压保护回路;偏置发生单元具有滤波器结构,通过该滤波器结构对AC-DC电源滤波,使MOS管Q1的输出电流变得平滑,改善或消除在深度调光下的微光闪烁。
本发明的目的还可以通过如下措施达到:
进一步地,AC-DC电源包括变压器次级绕组NS、二极管D1和电解电容C3,偏置发生器单元包括电阻R1-R2和R6-R7、电容C1、电解电容C2、二极管D3-D4;变压器次级绕组NS通过二极管D1连接MOS管Q1的漏极D,电解电容C3跨接在MOS管Q1的漏极D与地之间;电容C1、电阻R6和二极D4串联后跨接在变压器次级绕组NS的二端,电阻R1、电阻R2和电解电容C2串联后与电解电容C3并联,电阻R7与二极管D3串联后跨接在C1与R6的连接处、R1与R2的连接处之间;由R1、R2和C2组成滤波器回路以对电解电容C3滤波,消除MOS管Q1的漏极D端电压波动;电阻R2与电解电容C2的连接处构成偏置发生器单元的输出端。
进一步地,所述快速启动单元由二极管D2和稳压管ZD1构成,二极管D2的正极连接MOS管Q1的漏极,二极管D2的负极连接稳压二极管ZD1的阴极,稳压二极管ZD1的阳极连接偏置发生单元的输出端;通过D2和ZD1构成的串联回路,使偏置发生单元的电容C2快速充满驱动使Q1开通。
进一步地,所述MOS管G-S极保护单元由电阻R5和稳压二极管ZD3构成,电阻R5的一端连接偏置发生单元的输出端,电阻R5的另一端连接MOS管Q1的源极S连接及反向通过稳压二极管ZD3连接MOS管Q1的栅极G,构成MOS管G-S极的过压保护回路。
进一步地,所述过流保护单元由电阻R3-R4、三极管Q2和稳压二极管ZD2构成;电阻R3、R4串联后跨接在MOS管Q1的漏极与栅极G之间,稳压二极管ZD2跨接在MOS管Q1的漏极与栅极G之间,三极管Q2的基极与电阻R3、R4的连接处连接,三极管Q2的集电极连接MOS管Q1的源极S,三极管Q2的发射极连接MOS管Q1的栅极G,构成对MOS管Q1的过电流保护回路。
进一步地,所述三极管Q2为NPN型三极管,所述MOS管Q1为N沟道场效应管。
本发明的具有如下突出的有益效果:
本发明通过在偏置发生单元具有滤波器结构,通过该滤波器结构对AC-DC电源滤波,使MOS管Q1的输出电流变得平滑,改善或消除在深度调光下的微光闪烁;另外,通过形成MOS管的G-S过电压保护回路和形成MOS管Q1的D-S极过电压保护回路,构成对MOS管Q1的全面保护结构,是一种LED电源的全面保护电路,解决现有技术中可控硅调光电路输出纹波大造成频闪、可控硅易损坏及电路成本较高的问题,具有电路结构简单、成本低、无频闪和双重工作保护、坚固耐用等有益效果。
附图说明
图1是本发明具体实施例1的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述:
具体实施例:
参照图1,本实施例包括MOS管开关电源,MOS管开关电源由AC-DC电源和MOS管Q1构成,AC-DC电源的输出端连接MOS管Q1的漏极D,MOS管Q1的栅极G为LED电源的输出端;在MOS管Q1开关电源中设置全面保护电路,该全面保护电路由偏置发生器单元1、快速启动单元2、MOS管G-S极保护单元3和过流保护单元4构成;偏置发生单元1的输入端连接AC-DC电源的输入端、输出端连接MOS管G-S保护单元3的输入端,快速启动单元2跨接在MOS管Q1的漏极和偏置发生单元1的输出端;MOS管G-S保护单元3的之一连接MOS管Q1的源极S、输出端之二连接MOS管Q1的栅极G,形成MOS管的G-S保护回路;过流保护单元4并接在MOS管Q1的漏极D和栅极G之间,形成MOS管Q1的D-S极过电压保护回路;偏置发生器单元1滤波器结构,通过该滤波器结构对AC-DC电源滤波,使MOS管Q1的输出电流变得平滑,改善或消除在深度调光下的微光闪烁。
本实施例中:
所述AC-DC电源包括变压器次级绕组NS、二极管D1和电解电容C3,偏置发生器单元1包括电阻R1-R2和R6-R7、电容C1、电解电容C2、二极管D3-D4;变压器次级绕组NS通过二极管D1连接MOS管Q1的漏极D,电解电容C3跨接在MOS管Q1的漏极D与地之间;电容C1、电阻R6和二极D4串联后跨接在变压器次级绕组NS的二端,电阻R1、电阻R2和电解电容C2串联后与电解电容C3并联,电阻R7与二极管D3串联后跨接在C1与R6的连接处、R1与R2的连接处之间;由R1、R2和C2组成滤波器回路以对电解电容C3滤波,消除MOS管Q1的漏极D端电压波动;电阻R2与电解电容C2的连接处构成偏置发生器单元1的输出端。
所述快速启动单元2由二极管D2和稳压管ZD1构成,二极管D2的正极连接MOS管Q1的漏极,二极管D2的负极连接稳压二极管ZD1的阴极,稳压二极管ZD1的阳极连接偏置发生单元1的输出端;通过D2和ZD1构成的串联回路,使偏置发生单元1的电容C2快速充满驱动使Q1开通。
所述MOS管G-S极保护单元3由电阻R5和稳压二极管ZD3构成,电阻R5的一端连接偏置发生单元1的输出端,电阻R5的另一端连接MOS管Q1的源极S连接及反向通过稳压二极管ZD3连接MOS管Q1的栅极G,构成MOS管G-S极的过压保护回路。
所述过流保护单元4由电阻R3-R4、三极管Q2和稳压二极管ZD2构成;电阻R3、R4串联后跨接在MOS管Q1的漏极与栅极G之间,稳压二极管ZD2跨接在MOS管Q1的漏极与栅极G之间,三极管Q2的基极与电阻R3、R4的连接处连接,三极管Q2的集电极连接MOS管Q1的源极S,三极管Q2的发射极连接MOS管Q1的栅极G,构成对MOS管Q1的过电流保护回路。
所述三极管Q2为NPN型三极管,所述MOS管Q1为N沟道场效应管。
本实施例的工作原理:
参照图1,由电阻R6-R7、电容C1和二极管D3-D4构成偏置发生回路,当MOS管Q1开通时,变压器次级感应NS的输出电压Uab使二极管D3正向导通,经过二极管D3整流后的直流电压信号通过电阻R7、R2连接到电解电容C2;当MOS管Q1关闭时,二极管D3也同时截止,处于关闭状态,电解电容C2通过电阻R1,、R2充电,电解电容C2获得直流偏置电压,它的幅度受变压器次级线圈NS的输出电压、调光相位和开关占空比影响。通过电阻R1、R2和电解电容C2组成的滤波器,电解电容C2将电解电容C3两端输出电压滤波后驱动MOS管Q1,MOS管Q1工作在可变电阻区,相当于一个动态的电阻调节器,以防止LED电流跳变,通过偏置发生器电路产生的偏置电压来控制MOS管Q1的工作状态,使LED的电流变得平滑,大大改善了在可控硅调光电源深度调光下的微光闪烁。
在电路工作过程中,电阻R5和稳压二极管ZD3构成MOS管Q1的G-S极保护电路,将G-S极电压箝制到安全值,防止过电压损坏。三极管Q2、电阻R3、R4构成过流保护电路,当负载LED短路时,三极管Q2用来拉低MOS管Q1的VGS,使MOS管Q1关闭。由于寄生参数产生极大的浪涌,稳压二极管ZD2保护MOS管D-S极过电压损坏。
本发明涉及的变压器的次级线圈输出电压信号通过电容C2将前级C3两端输出电压滤波后驱动场效应管Q1,使Q1工作在可变电阻区,通过偏置发生器电路产生的偏置电压,控制MOS管Q1的工作状态,使LED的电流变得平滑,大大改善了在深度调光下LED灯的微光闪烁,实现无频闪、健康环保的目的。
本电路在启动过程中,电流通过二极管D2和稳压管ZD1,使得电解电容C2很快充满,驱动MOS管Q1开通,电流通过LED并迅速点亮;当电解电容C2的电压上升稳定后,电解电容C2串联R1-R2做为滤波器,能有效降低启动过程中电压不稳定产生的高频开关纹波,从而消除LED频闪。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施例,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种LED电源的全面保护电路,包括MOS管开关电源,其特征在于:MOS管开关电源由AC-DC电源和MOS管Q1构成,AC-DC电源的输出端连接MOS管Q1的漏极D,MOS管Q1的栅极G为LED电源的输出端;在MOS管Q1开关电源中设置全面保护电路,该全面保护电路由偏置发生器单元(1)、快速启动单元(2)、MOS管G-S极保护单元(3)和过流保护单元(4)构成;偏置发生单元(1)的输入端连接AC-DC电源的输入端、输出端连接MOS管G-S保护单元(3)的输入端,快速启动单元(2)跨接在MOS管Q1的漏极和偏置发生单元(1)的输出端;MOS管G-S保护单元(3)的之一连接MOS管Q1的源极S、输出端之二连接MOS管Q1的栅极G,形成MOS管的G-S保护回路;过流保护单元(4)并接在MOS管Q1的漏极D和栅极G之间,形成MOS管Q1的D-S极过电压保护回路;偏置发生器单元(1)滤波器结构,通过该滤波器结构对AC-DC电源滤波,使MOS管Q1的输出电流变得平滑,改善或消除在深度调光下的微光闪烁。
2.根据权利要求1所述的一种LED电源的全面保护电路,其特征在于:AC-DC电源包括变压器次级绕组NS、二极管D1和电解电容C3,偏置发生器单元(1)包括电阻R1-R2和R6-R7、电容C1、电解电容C2、二极管D3-D4;变压器次级绕组NS通过二极管D1连接MOS管Q1的漏极D,电解电容C3跨接在MOS管Q1的漏极D与地之间;电容C1、电阻R6和二极D4串联后跨接在变压器次级绕组NS的二端,电阻R1、电阻R2和电解电容C2串联后与电解电容C3并联,电阻R7与二极管D3串联后跨接在C1与R6的连接处、R1与R2的连接处之间;由R1、R2和C2组成滤波器回路以对电解电容C3滤波,消除MOS管Q1的漏极D端电压波动;电阻R2与电解电容C2的连接处构成偏置发生器单元(1)的输出端。
3.根据权利要求2所述的一种LED电源的全面保护电路,其特征在于:所述快速启动单元(2)由二极管D2和稳压管ZD1构成,二极管D2的正极连接MOS管Q1的漏极,二极管D2的负极连接稳压二极管ZD1的阴极,稳压二极管ZD1的阳极连接偏置发生单元(1)的输出端;通过D2和ZD1构成的串联回路,使偏置发生单元(1)的电容C2快速充满驱动使Q1开通。
4.根据权利要求3所述的一种LED电源的全面保护电路,其特征在于:所述MOS管G-S极保护单元(3)由电阻R5和稳压二极管ZD3构成,电阻R5的一端连接偏置发生单元(1)的输出端,电阻R5的另一端连接MOS管Q1的源极S连接及反向通过稳压二极管ZD3连接MOS管Q1的栅极G,构成MOS管G-S极的过压保护回路。
5.根据权利要求4所述的一种LED电源的全面保护电路,其特征在于:所述过流保护单元(4)由电阻R3-R4、三极管Q2和稳压二极管ZD2构成;电阻R3、R4串联后跨接在MOS管Q1的漏极与栅极G之间,稳压二极管ZD2跨接在MOS管Q1的漏极与栅极G之间,三极管Q2的基极与电阻R3、R4的连接处连接,三极管Q2的集电极连接MOS管Q1的源极S,三极管Q2的发射极连接MOS管Q1的栅极G,构成对MOS管Q1的过电流保护回路。
6.根据权利要求5所述的一种LED电源的全面保护电路,其特征在于:所述三极管Q2为NPN型三极管,所述MOS管Q1为N沟道场效应管。
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