CN106937450A - 一种用于led灯具的欠压保护电路 - Google Patents

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Abstract

一种用于LED灯具的欠压保护电路包括直流/直流变换器，控制电路模块。所述控制电路模块包括一个用于采集输入信号的信号采集单元，一个与所述信号采集单元电性连接的信号比较单元，以及一个与所述信号比较单元电性连接的信号处理单元。所述信号比较单元用于将信号采集单元的输入信号与预设值相比较。所述信号处理单元用于处理所述信号比较单元的输出信号以控制所述直流/直流变换器的通断。通过所述控制电路模块对输入电压的处理控制，当输入电压小于阙值电压时，控制电路模块的输出电压为高电平，直流/直流变换器不工作。而当输入电压大于阙值电压时，负载才开始工作，从而达到欠压保护的目的，使得整个电路及灯具可以符合安规的要求。

Description

一种用于LED灯具的欠压保护电路
技术领域
本发明涉及一种电子电路，特别是一种用于LED灯具的欠压保护电路。
背景技术
在一般的日常生活中，随处都可见到各种照明设备，例如，日光灯、路灯、台灯、艺术灯等。在上述的照明设备中，传统上大部分是以钨丝灯泡做为发光光源。近年来，由于科技日新月异，已利用发光二极管(LED)作为发光来源。甚者，除照明设备外，对于一般交通号志、广告牌、车灯等，亦都改为使用发光二极管作为发光光源。如前所述，使用发光二极管作为发光光源，其好处在于省电，且亮度更大，故于使用上已逐渐普通化。
随着LED灯具的普及，越来越多的场合开始使用LED灯具，但是大功率LED灯具的电源涉及到安规原因，只能使用恒压输出的电源，目前有两种解决方式，一种是采用恒压方式，同时采用电阻来限流，另一种方式就是采用三极管来均流。这两种解决办法因为有电阻的存在，会产生额外的功耗，同时也对***的光效产生较大的损失。目前，人们多使用直流/直流变换器(DC/DC)来达到以上目的。然而，增加DC/DC后也会产生一个问题，因为DC/DC芯片的占空比并不是100％，因此会存在输入电压与输出电压之间存在一个压差的问题。例如，假设LED灯具的输出电压为18V，输入电压就可能需要为24V，这将产生一个6V的压差。当负载满载及DC/DC芯片启动时，输入电压将从0V开始上升，一直将升到24V，而实际上在升到18V时，DC/DC芯片已经开始工作了，这时压差较低，则占空比很大，随着输出电压的持续上升，此时DC/DC芯片输入的电流就会增加，即LED灯具的电源的输出电流就会增加，这将不符合安规的要求。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种在直流/直流变换芯片的电压上升其的用于LED灯具的欠压保护电路，以满足上述需求。
一种用于LED灯具的欠压保护电路，包括一个直流/直流变换器，以及一个与所述直流/直流变换器电性连接的控制电路模块。所述控制电路模块包括一个用于采集输入信号的信号采集单元，一个与所述信号采集单元电性连接的信号比较单元，以及一个与所述信号比较单元电性连接的信号处理单元。所述信号比较单元用于将信号采集单元的输入信号与预设值相比较。所述信号处理单元用于处理所述信号比较单元的输出信号以控制所述直流/直流变换器的通断。所述控制电路模块包括三个电阻R1、R3，R6，一个可控精密稳压源N2，以及一个稳压管D1，所述电阻R1、R6串联，所述可控精密稳压源N2的同相端连接在所述电阻R1、R6的串联端，所述电阻R3与可控精密稳压源N2的阴极串联后，并联在电源与电源接地端之间，所述稳压管D1的阴极连接在所述电阻R3与可控精密稳压源N2的阴极之间，所述稳压管D1的阳极与直流/直流交换器的EN脚电性连接。
与现有技术相比，通过所述控制电路模块对输入电压的处理控制，即当直流/直流变换器启动时，输入电压将从0V开始上升，一直将升到24V。当所述电源模块的输出电压小于阙值电压时，所述控制电路模块的输出电压为高电平，则直流/直流变换器的EN脚的电压被拉低，则该直流/直流变换器不工作，输出端没有电压输出，负载也不工作。而当电源模块的输出电压大于阙值电压时，所述控制电路模块的输出电压为低电平，则直流/直流变换器的EN脚的电压为高电平，则该直流/直流变换器开始工作，输出端有电压输出，负载开始工作，从而使得整个电路及灯具可以符合安规的要求。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为本发明提供的一种用于LED灯具的欠压保护电路的电路框图。
图2为图1的欠压保护电路的电路原理图。
图3为本发明第二实施例提供的一种用于LED灯具的欠压保护电路的电路原理图。
图4为在图3的欠压保护电路中增加一个电阻的电路原理图。
图5为在图4的欠压保护电路中再增加一个电阻的电路原理图。
图6为本发明第三实施例提供的一种用于LED灯具的欠压保护电路的电路原理图。
图7为用一个稳压管代替图6的欠压保护电路中的三极管的电路原理图。
图8为本发明第四实施例提供的一种用于LED灯具的欠压保护电路的电路原理图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例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作为实施例，并不用于限定本发明的保护范围。
请参阅图1，其为本发明所提供的一种用于灯具的欠压保护电路100的电路框图及电路原理图。所述用于LED灯具的欠压保护电路100包括一个电源模块10，一个与该电源模块10电性连接的控制电路模块11，一个与所述控制电路模块11电性连接的取反电路模块12，一个与该取电路模块12电性连接的直流/直流变换器13，以及至少一个负载14。
所述电源模块10用于为整个电路及负载14提供电力。当所述负载14包括有LED灯时，所述电源模块10的输出电流应为直流恒流电流。因些，该电源模块10应当将输出的市电进行转换降压成适合LED灯使用的恒流直流。
所述控制电路模块11用于对电源模块10的输出信号进行控制以将适合所述负载14使用的直流恒流电流输送出而将不适合所述负载14使用的直流恒流进行关断。所述控制电路模块11包括一个用于采集输入信号的采集单元111，一个与所述采集单元111电性连接的信号比较单元112，以及一个与所述信号比较单元112电性连接的信号处理单元113。对应于实际的电路图，请一并参阅图2，所述控制电路模块11包括两个串联的电阻R1、R2，和一个三极管Q1。在该电路图中，所述两个串联的电阻R1、R2构成所述采集单元111与信号比较单元112。即由于所述两个电阻R1、R2串联在电源模块10的高低电平两端，从而可以通过对电阻R1和电阻R2的阻值的选取，采集到电阻R1、电阻R2两端不同的电压值，同时随着电源模块10的输出电压的升高，所述电阻R1、R2两端的电压值也在变化。此时，所述电阻R1与电阻R2的阻值的比值成为所述控制电路模块11的预设值，其决定的所述三极管Q1的开关时间。通过比较所述电阻R1、R2两端的电压值，输出适合所述信号处理单元113处理的电压值，在该电路图中，所述三极管Q1构成所述信号处理单元113，所述三极管Q1的基极电性连接在两个电阻R1、R2之间，所述三极管Q1的集电极与直流/直流变换器的EN脚电性连接，所述三极管Q1的发射极接地。因此所述三极管Q1的输入电压值为电阻R2两端的电压值。当电源模块10的输出电压在电阻R2上的分压低于三极管Q1的正向压降(VBE)时，三极管Q1将截止，而当电源模块10的输出电压在电阻R2上的分压高于三极管Q1的正向压降(VBE)时，三极管Q1将导通，从而完成输入信号的处理，进而控制整个电路的关断。
所述取反电路模块12电性设置在所述直流/直流变换器13与控制电路模块11之间，用于使所述直流/直流变换器13的EN脚的电压的方向与控制电路模块11的输出电压方向相反，从而使直流/直流变换器13的关断与电源模块10的输出电压的高低同步，进而使电源模块10的输出电压的高低与整个电路的通断同步。即，当电源模块10的输出电压大于预定的阙值时，整个电路开启，而当电源模块10的输出电压低于该阙值时，整个电路断开。该取反电路模块12的存在是由于所述直流/直流变换器13的存在决定的。所述取反电路模块12包括一个三极管Q2。所述三极管Q2的基极与三极管Q1的集电极相连，发射极接地，集电极与直流/直流变换器13的EN脚连接。在该电路图中，当所述三极管Q1截止时，所述三极管Q2将导通，而当所述三极管Q1导通时，所述三极管Q2将截止。
所述直流/直流变换器13为一种开关电源芯片，其利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关(MOSFET等)进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容(感)里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。其输出的功率或电压的能力与占空比(由开关导通时间与整个开关的周期的比值)有关。该DC/DC转换电路13可以用于升压和降压。当三极管Q2导通时，三极管Q2的集电极与发射极导通，从而降为低电平，进而将该直流/直流变换器13的EN脚的电压拉低，则该直流/直流变换器13的输出端没有输出。而当三极管Q2截止时，三极管Q2的集电极以及直流/直流变换器13的输出端皆为高电平，则该直流/直流变换器13的输出端有电压输出，进而在负载14两端有电压加载，负载14开始工作。
所述负载14包括至少一个或一组LED灯，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再赘述。所述负载14所需要的工作电压即为整个电路的阙值电压。
与现有技术相比，通过所述控制电路模块11对电源模块10的输出电压的处理控制，即当DC/DC芯片启动时，输入电压将从0V开始上升，一直将升到24V，当所述电源模块10的输出电压小于该阙值电压时，所述控制电路模块11的输出电压为高电平，则取反电路模块12的三极管Q2将导通，直流/直流变换器13的EN脚的电压被拉低，则该直流/直流变换器13不工作，输出端没有电压输出，负载14也不工作。而当电源模块10的输出电压大小该阙值电压时，所述控制电路模块11的输出电压为低电平，则取反电路模块12的三极管Q2将截止，直流/直流变换器13的EN脚的电压为高电平，则该直流/直流变换器13开始工作，输出端有电压输出，负载14开始工作。从而使得整个电路及灯具可以符合安规的要求。
请参阅图3，其本发明第二实施例所提供的用于LED灯具的欠压保护电路200的电路原理图。同第一实施例，所述用于LED灯具的欠压保护电路200也包括一个电源模块20，一个控制电路模块21，一个取反电路模块22，一个直流/直流变换器23，以及一个负载24。在第二实施例中，所述电源模块20，取反电路模块22，直流/直流变换器23，以及负载14与第一实施例的相应模块相同，在本实施中不再赘述，下面详细说明所述控制电路模块21的结构及工作原理。
同第一实施例的控制电路模块11，所述控制电路模块21包括一个信号采集单元，一个信号比较单元，以及一个信号处理单元。如图3所示，所述控制电路模块21包括一个稳压管D1，和一个三极管Q1。所述稳压管D1既用作所述信号弹采集单元也用作所述信号比较单元。当电源模块20的输出电压小于该稳压管D1的击穿电压时，稳压管D1截止，而当电源模块20的输出电压大于该稳压管D1的击穿电压时，该稳压管D1将导通。所述三极管Q1的基极与稳压管D1的阳极电性连接，所述三极管Q1的集电极与直流/直流变换器的EN脚电性连接，所述三极管Q1的发射极接地。所述三极管Q1用作信号处理单元，当所述稳压管D1截止时，Q1的基极为低电平，Q1截止，而取反电路模块22的三极管Q2将导通，而直流/直流变换器23的EN脚的电压被拉低，进而该直流/直流变换器23的输出端没有电压输出，负载24不工作。而当所述稳压管D1导通时，Q1的基极为高电平，Q1导通，则取反电路模块22的三极管Q2将截止，直流/直流变换器23的EN脚的电压为高电平，该直流/直流变换器13的输出端有电压输出，负载24开始工作。
请参阅图4，所述控制电路模块21在图3所示的电路的基础上增加一个电阻R2。该电阻R2与稳压管D1串联并与稳压管D1的阳极电性连接。所述三极管Q1的基极电性连接在所述稳压管D1与电阻R2之间。该电阻R2用作三极管Q1的下拉偏置电阻，从而可以稳定三极管Q1的工作，防止所述三极管Q1受到干扰而误动作。
请参阅图5，所述控制电路模块21在图4所示的电路的基础上再增加一个电阻R6。该电阻R6与电阻R1串连，稳压管D1的阳极连接电阻R2的一端，稳压管D1的阴极与电阻R1的一端电性连接，所述电阻R2的另一端接地。电阻R6的作用在于当稳压管D1的击穿电压较小时，可以抑制稳压管D1温漂现象的出现，提高整个电路控制的精确性。
请参阅图6，其本发明第三实施例所提供的用于LED灯具的欠压保护电路300的电路原理图。同第一实施例，所述用于LED灯具的欠压保护电路300也包括一个电源模块30，一个控制电路模块31，一个取反电路模块32，一个直流/直流变换器33，以及一个负载34。在第三实施例中，所述电源模块30，取反电路模块32，直流/直流变换器33，以及负载34与第一实施例的相应模块相同，在本实施中不再赘述，下面详细说明所述控制电路模块31的结构及工作原理。
同第一实施例的控制电路模块11，所述控制电路模块31包括一个信号采集单元，一个信号比较单元，以及一个信号处理单元。如图6所示，所述控制电路模块21包括三个电阻R1、R2、R6，一个可控精密稳压源N2，以及一个三极管Q1。在该电路图中，所述两个串联的电阻R1、R6构成所述信号采集单元。通过对两个电阻R1、R6的阻值的选择，从而对电源模块10的输出电压的分压，使得两个电阻R1、R6两端的电压都不同。所述可控精密稳压源N2与电阻R2串联连接并与所述电阻R1、R6并联连接，所述可控精密稳压源N2的同向端连接在所述电阻R1、R6之间，该可控精密稳压管N2的阴极连接电源，阳极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地。所述可控精密稳压源N2用作信号比较单元，即当电阻R6两端的电压小于可控精密稳压源N2的同向端的参考电压时，可控精密稳压源N2将截止，无电流通过，而当电阻R6两端的电压大于可控精密稳压源N2的同向端的参考电压时，可控精密稳压源N2将导通，有电流通过。所述三极管Q1的基极连接在所述电阻R2与可控精密稳压源N2的连接端，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极与直流/直流交换器的EN脚连接。所述三极管Q1用作所述信号处理单元，即当所述可控精密稳压源N2截止时，Q1的基极为低电平，Q1截止，而取反电路模块32的三极管Q2将导通，而直流/直流变换器23的EN脚的电压被拉低，进而该直流/直流变换器23的输出端没有电压输出，负载34不工作。而当所述可控精密稳压源N2导通时，Q1的基极为高电平，Q1导通，则取反电路模块32的三极管Q2将截止，直流/直流变换器33的EN脚的电压为高电平，该直流/直流变换器13的输出端有电压输出，负载34开始工作。第三实施例相对于第二实施例的优点在于由于稳压管D1的精度较低，稳压管D1的精度一般在正负5％，为了实现高精度的欠压保护，使用本实施的可控精密稳压源N2来实现。
请参阅图7，所述控制电路模块31在图6所示的电路的基础上，使用一个稳压管D1来代替所述三极管Q1。所述稳压管D1的阴极连接在电阻R3与可控精密稳压源N2的阴极，所述稳压管D1的阳极与直流/直流交换器的EN脚电性连接。所述电阻R3与可控精密稳压源N2的阴极串联后，并联在电源与电源接地端之间。
请参阅图8，为本发明第四实施例提供的用于LED灯具的欠压保护电路400的电路原理图。同第一实施例，所述用于LED灯具的欠压保护电路400也包括一个电源模块40，一个控制电路模块41，一个取反电路模块42，一个直流/直流变换器43，以及一个负载44。在第四实施例中，所述电源模块40，取反电路模块42，直流/直流变换器43，以及负载44与第一实施例的相应模块相同，在本实施中不再赘述，下面详细说明所述控制电路模块41的结构及工作原理。
同第一实施例的控制电路模块11，所述控制电路模块41包括一个信号采集单元，一个信号比较单元，以及一个信号处理单元。所述控制电路模块包括三个电阻R1、R2、R6，一个可控精密稳压源N2，一个运算放大器N3，以及一个三极管Q1。所述电阻R1与R2串联设置，用作所述的信号采集单元。所述电阻R1、R2串联连接在所述电源模块10的正负极两端，一起用作所述信号采集单元。即通过对两个电阻R1、R2的阻值的选择，从而对电源模块10的输出电压的分压，使得两个电阻R1、R2两端的电压都不同。所述可控精密稳压源N2与电阻R6串联设置并与电阻R1、R2并联，所述可控精密稳压源N2的同向端与所述运算放大器N3的反相输入端连接，所述运算放大器N3的同相输入端连接在电阻R1、R2之间，反相输入端连接在所述可控精密稳压源N2与电阻R6之间，所述运算放大器N3的输出端与三极管Q1的基极连接，以用作信号比较单元。所述三极管Q1的发射极接地，集电极与直流/直流变换器的EN脚连接，以用作信号处理单元。其工作原理为当电源模块10的输出电压小于整个电路设置有阙值电压时，通过对电阻R1、R2比值的设置，使可控精密稳压源N2的参考电压小2.5V，则所述运算放大器N3输出低电平，从而使得三极管Q1截止，取反电路模块42的三极管Q2导通，进而使得直流/直流变换器43的EN脚的电压被拉低至接地，从而使得该直流/直流变换器43没有电压输出，负载44不工作。当电源模块10的输出电压大于整个电路设置有阙值电压时，电阻R2两端的电压大于可控精密稳压源N2的参考电压，使该可控精密稳压源N2导通，则所述运算放大器N3输出高电平，从而使得三极管Q1导通，取反电路模块42的三极管Q2截止，进而使得直流/直流变换器43的EN脚的电压呈现高电平，从而使得该直流/直流变换器43有电压输出，负载44工作。
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，凡在本发明的精神和原则的内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于LED灯具的欠压保护电路，包括一个直流/直流变换器，其特征在于，所述欠压保护电路还包括一个与所述直流/直流变换器电性连接的控制电路模块，所述控制电路模块包括一个用于采集输入信号的信号采集单元，一个与所述信号采集单元电性连接的信号比较单元，以及一个与所述信号比较单元电性连接的信号处理单元，所述信号比较单元用于将信号采集单元的输入信号与预设值相比较，所述信号处理单元用于处理所述信号比较单元的输出信号以控制所述直流/直流变换器的通断，所述控制电路模块包括三个电阻R1、R3，R6，一个可控精密稳压源N2，以及一个稳压管D1，所述电阻R1、R6串联，所述可控精密稳压源N2的同相端连接在所述电阻R1、R6的串联端，所述电阻R3与可控精密稳压源N2的阴极串联后，并联在电源与电源接地端之间，所述稳压管D1的阴极连接在所述电阻R3与可控精密稳压源N2的阴极之间，所述稳压管D1的阳极与直流/直流交换器的EN脚电性连接。
2.如权利要求1所述的用于LED灯具的欠压保护电路，其特征在于：所述取反模块用于使所述直流/直流变换器的EN脚的电压的方向与控制电路模块的输出电压方向相反。
3.如权利要求1所述的用于LED灯具的欠压保护电路，其特征在于：所述欠压保护电路还包括一个电源模块，所述信号采集单元采集该电源模块的输出电压值的大小。
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Decision date of declaring invalidation: 20200908

Decision number of declaring invalidation: 46059

Denomination of invention: An undervoltage protection circuit for LED lamps

Granted publication date: 20190118

Patentee: Self Electronics Co.,Ltd.

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