CN112671211A - 一种驱动保护电路、方法及电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种驱动保护电路、方法及电源电路。其中，该驱动保护电路包括：过压保护模块，其输入端连接驱动芯片的输出端与驱动电阻之间，其输出端连接所述驱动芯片的使能引脚，用于在所述驱动芯片输出的PWM驱动信号的占空比过高时，控制所述驱动芯片封锁所述PWM驱动信号。通过本发明，能够避免驱动信号占空比过高，导致负载损坏的问题，提高负载驱动电路的安全性。

Description

一种驱动保护电路、方法及电源电路

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种驱动保护电路、方法及电源电路。

背景技术

现有电源的技术方案中，一般通过采样电路的输出电压、电流，实现过流或过压保护，间接保护电源开关管。在恒流控制电源电路中，开关管的驱动信号的占空比由驱动芯片自身限制，例如小于等于80％。实际电路工作时，驱动信号的占空比受的负载正极端子Vin+的输入电压值和负载两端电压值V0的影响，当串联的负载数量较多时，负载两端电压值V0增大，Vin+输入电压值保持不变，那么PWM驱动信号的占空比会增大，超过IC的限制值时，可能会出现驱动信号异常，造成负载损坏。

针对现有技术中驱动信号占空比异常，导致负载损坏的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种驱动保护电路、方法及电源电路，以解决现有技术中驱动信号占空比异常，导致负载损坏或失效的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种驱动保护电路，应用于负载驱动电路，所述负载驱动电路包括驱动芯片，用于控制功率开关管的通断，进而驱动负载运行，该驱动保护电路包括：

过压保护模块，其输入端连接驱动芯片的输出端与驱动电阻之间，其输出端连接所述驱动芯片的使能引脚，用于在所述驱动芯片输出的PWM驱动信号的占空比过高时，控制所述驱动芯片封锁所述PWM驱动信号。

进一步地，所述过压保护模块包括：

采样单元，用于检测所述驱动芯片输出的PWM驱动信号，根据所述PWM驱动信号生成采样电压；其中，所述采样电压的值与所述PWM驱动信号的占空比正相关；

分压单元，其输入端连接所述采样单元，其输出端连接所述驱动芯片的使能引脚，用于对所述采样电压进行分压，生成分压电压后输出至所述驱动芯片；其中，所述分压电压的值用于控制驱动芯片是否封锁所述PWM驱动信号。

进一步地，所述过压保护模块还包括：

第一电容，其第一端连接所述分压单元的输出端，其第二端接地，用于控制所述PWM驱动信号的封锁时长。

进一步地，所述分压单元包括：

第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻形成串联结构，所述串联结构的第一端连接所述采样单元，所述串联结构的第二端接地，所述第一电阻和第二电阻之间的线路连接所述驱动芯片的使能引脚。

进一步地，所述驱动保护电路还包括恒流控制模块，其中包括：

单向元件，其阳极连接所述功率开关的第一端，其阴极连接所述负载驱动电路的输入端；

第一电感，其第一端连接至所述单向元件的阳极与所述功率开关的第一端之间，其第二端连接所述负载；

第三电阻，其第一端连接所述功率开关的第二端，其第二端接地，所述第三电阻的第一端与所述功率开关的第二端之间的线路连接所述驱动芯片，用于在所述负载通过的电流过大或过小时，封锁所述PWM驱动信号。

进一步地，所述驱动保护电路还包括：

第二电容和第四电阻，所述第二电容的第一端连接所述驱动芯片，第二端接地；所述第四电阻第一端连接所述驱动芯片，第二端接地；所述第二电容的容值和所述第四电阻的阻值用于调节所述驱动芯片输出的PWM驱动信号的频率。

本发明还提供一种电源电路，包括负载驱动电路，还包括上述驱动保护电路。

进一步地，所述电源电路还包括：

AC/DC模块和DC/DC模块，所述负载驱动电路设置在所述DC/DC模块的输出侧。

本发明还提供一种驱动保护方法，应用于上述驱动保护电路，该方法包括：

检测驱动芯片输出的PWM驱动信号；

在所述PWM驱动信号的占空比过高时，控制所述驱动芯片封锁所述PWM驱动信号。

进一步地，在所述PWM驱动信号的占空比过高时，控制所述驱动芯片封锁所述PWM驱动信号，包括：

检测所述驱动芯片输出的PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号生成采样电压；其中，所述采样电压的值与所述PWM驱动信号的占空比正相关；

对所述采样电压进行分压，生成分压电压；

在所述分压电压大于预设阈值时，控制所述驱动芯片封锁所述PWM驱动信号。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述驱动保护方法。

应用本发明的技术方案，通过在驱动芯片的输出端与驱动芯片的使能引脚之间设置过压保护模块，在驱动芯片输出的PWM驱动信号的占空比过高时，控制驱动芯片封锁PWM驱动信号，能够避免驱动信号占空比过高，导致负载损坏的问题，提高负载驱动电路的安全性。

附图说明

图1为根据本发明实施例的驱动保护电路的结构图；

图2为根据本发明另一实施例的驱动保护电路的结构图；

图3为根据本发明实施例的电源电路的结构图；

图4为根据本发明实施例的驱动保护方法的流程图；

图5为根据本发明实施例的PWM驱动信号与采样电压的波形示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述电阻，但这些电阻不应限于这些术语。这些术语仅用来将电阻区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一电阻也可以被称为第二电阻，类似地，第二电阻也可以被称为第一电阻。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种驱动保护电路，应用于负载驱动电路，图1为根据本发明实施例的驱动保护电路的结构图，如图1所示，该负载驱动电路中包括驱动芯片1和功率开关管Q，功率开关管Q接入负载正极端子Vin+和负载2(例如并联的灯珠LED1和灯珠LED2)之间，驱动芯片1的驱动信号输出引脚连接功率开关管Q的控制端，用于根据PWM驱动信号控制功率开关管Q的通断，进而驱动负载2运行。

如图1所示，上述驱动保护电路包括：过压保护模块10，其输入端连接驱动芯片1的输出端与驱动电阻R之间，其输出端连接驱动芯片1的使能引脚，用于在所述驱动芯片1输出的PWM驱动信号的占空比过高时，触发使能引脚动作，进而控制驱动芯片1封锁所述PWM驱动信号。

本实施例的驱动保护电路，通过在驱动芯片1的输出端与驱动芯片1的使能引脚之间设置过压保护模块，在驱动芯片1输出的PWM驱动信号的占空比过高时，控制驱动芯片1封锁PWM驱动信号，能够避免驱动信号占空比过高，导致负载2损坏的问题，提高负载2驱动电路的安全性。

实施例2

本实施例提供另一种驱动保护电路，图2为根据本发明另一实施例的驱动保护电路的结构图，由于PWM驱动信号为方波信号，其输出电压周期性变化，为了输出一PWM驱动信号的占空比变化的采样电压，如图2所示，上述过压保护模块10包括：

采样单元101，用于检测驱动芯片1输出的PWM驱动信号，根据驱动芯片1PWM驱动信号生成采样电压V1；其中，采样电压V1的值与PWM驱动信号的占空比正相关，即PWM驱动信号的占空比越大，例如，如果PWM驱动信号的高电平为V0，则，在占空比为1/2时，采样电压V1为(1/2)×V0，如果在占空比为1/3时，采样电压V1为(1/3)×V0。

为了实现分压作用，限制输入驱动芯片1的电压，压保护模块10还包括分压单元102，其输入端连接采样单元101，其输出端连接所述驱动芯片1的使能引脚，用于对采样电压V1进行分压，生成分压电压V2后输出至驱动芯片1；其中，分压电压V2的值用于控制使能引脚是否触发，进而控制驱动芯片1是否封锁PWM驱动信号。上述分压单元包括：第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2形成串联结构，该串联结构的第一端连接采样单元101，串联结构的第二端接地，第一电阻R1和第二电阻R2之间的线路连接驱动芯片1的使能引脚，通过第一电阻R1和第二电阻R2对采样电压V1进行分压，获得分压电压V2。通过调节第一电阻R1和第二电阻R2的电阻比值，可以灵活设置触发使能引脚的电压值，即预设阈值，即灵活调整触发过压保护的占空比阈值。

在驱动芯片1封锁PWM驱动信号后，如果占空比异常故障解除，PWM驱动信号无法自行恢复，因此，为了使PWM驱动信号在封锁一定时间后自行恢复，上述过压保护模块10还包括：

第一电容C1，其第一端连接分压单元的输出端，其第二端接地，用于控制PWM驱动信号的封锁时长，具体地，在驱动芯片1封锁PWM驱动信号后，第一电容C1向第二电阻R2放电，使第一电阻R1和第二电阻R2之间的电压逐渐减小，直至预设时长后，到达预设阈值一下，进而使PWM驱动信号自行恢复正常。

为了保持负载2的稳定运行，还需要保证输入负载2的电流的大小保持在一定的范围内，驱动保护电路还包括恒流控制模块20，其中包括：

单向元件D1，其阳极连接功率开关Q的第一端(漏极)，其阴极连接负载驱动电路的输入端；第一电感L1，其第一端连接至单向元件的阳极与功率开关Q的第一端之间，其第二端连接负载2；第三电阻R3，其第一端连接功率开关的第二端，其第二端接地，第三电阻R3的第一端与功率开关Q的第二端(源极)之间的线路连接驱动芯片1，用于在负载2通过的电流过大或过小时，封锁PWM驱动信号，以保证输入负载2的电流的大小保持在一定的范围内。

由于电路中电感和电容等参数会发生变化，因此需要相应地调整开关的频率，因此，上述驱动保护电路还包括：第二电容C2和第四电阻R4，第二电容C2的第一端连接驱动芯片1的其中一个引脚，第二端接地；第四电阻R4第一端连接驱动芯片1的另一引脚，第二端接地；第二电容C2的容值和第四电阻R4的阻值用于调节驱动芯片1的工作频率，进而调节驱动芯片1输出的PWM驱动信号的频率。

实施例3

本实施例提供一种电源电路，图3为根据本发明实施例的电源电路的结构图，如图3所示，该电源电路包括上述负载驱动电路5，负载驱动电路5内部还包括上述驱动保护电路。

如图3所示，上述电源电路还包括：AC/DC模块3和DC/DC模块4，负载驱动电路5设置在所述DC/DC模块4的输出侧。AC/DC模块3将交流转换为稳定的直流，第三电容C3减小直流母线电压纹波；DC/DC模块4，用于实现隔离直流输出，其中包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第二电感L2、变压器T1、第四电容C4构成半桥式谐振电路，实现高效隔离转换。输出由二极管D2、D3、第四电容C4组成整流电路，通过正极端子Vin+输出电压至负载驱动电路5。

实施例4

本实施例提供一种驱动保护方法，应用于上述驱动保护电路，图4为根据本发明实施例的驱动保护方法的流程图，如图4所示，所述方法包括：

S101，检测驱动芯片输出的PWM驱动信号。

实际电路工作时，驱动信号的占空比受的负载正极端子Vin+的输入电压值和负载两端电压值V0的影响，当串联的负载数量较多时，负载两端电压值V0增大，Vin+输入电压值保持不变，那么PWM驱动信号的占空比会增大，超过IC的限制值时，可能会出现驱动信号异常，造成负载损坏，因此，需要在驱动过程中，检测驱动芯片输出的PWM驱动信号。

S102，在驱动芯片PWM驱动信号的占空比过高时，控制驱动芯片封锁PWM驱动信号。

在PWM驱动信号的占空比过高时，表明有负载损坏的风险，需要控制驱动芯片封锁PWM驱动信号，停止输出高电平，使功率开关管关断，避免负载损坏。

本实施例的驱动保护电路，通过检测驱动芯片输出的PWM驱动信号，在驱动芯片PWM驱动信号的占空比过高时，控制驱动芯片封锁PWM驱动信号，能够避免驱动信号占空比过高，导致负载损坏的问题，提高负载驱动电路的安全性。

由于PWM驱动信号为方波信号，其输出电压周期性变化，为了输出一PWM驱动信号的占空比变化的采样电压，上述步骤S102，具体包括：检测驱动芯片输出的PWM驱动信号，并根据PWM驱动信号生成采样电压；其中，采样电压的值与PWM驱动信号的占空比正相关，即PWM驱动信号的占空比越大，例如，如果PWM驱动信号的高电平为V0，则，在占空比为1/2时，采样电压V1为(1/2)×V0，如果在占空比为1/3时，采样电压V1为(1/3)×V0；对采样电压进行分压，生成分压电压；在分压电压大于预设阈值时，触发驱动芯片的使能引脚，控制驱动芯片封锁PWM驱动信号，使驱动芯片输出低电平，进而使功率开关管Q关断。

实施例5

本实施例提供另一种驱动保护电路，本实施例的驱动保护电路如上文中的图2中所示，包括：采样单元101和分压单元102，驱动芯片1输出具有一定占空比的PWM驱动信号(方波信号)，通过驱动电阻R，控制功率开关管Q的通断，实现恒流输出，采样单元101采样驱动芯片1输出的PWM驱动信号的波形，将具有一定占空比的PWM驱动信号转换为对应的采样电压V1，其中，采样电压的大小与PWM驱动信号的占空比成正比。

图5为根据本发明实施例的PWM驱动信号与采样电压的波形示意图，图5a为PWM驱动信号的占空比为1/2时的采样电压，图5b为PWM驱动信号的占空比为1/3时的采样电压，电压信号V1经过由第一电阻R1和第二电阻R2构成的分压单元102后生成分压电压V2，输入驱动芯片1的使能引脚，将分压电压V2与驱动芯片1内部的参考电压比较，当分压电压V2大于驱动芯片1的使能引脚的参考电压时，将闭锁PWM引脚，封锁PWM驱动信号，使驱动芯片1输出低电平，通过调节第一电阻R1和第二电阻R2的电阻比值，可以灵活设置触发使能引脚的电压值。

如上文中提及的图2中所示，该驱动保护电路还包括：恒流控制模块20，恒流控制模块20由续流二极管D1(单向元件)、第一电感L1、第三电阻R3组成，恒流控制模块20通过采集第三电阻R3与功率开关管Q的源极之间输出的电流，当该电流小于或等于第一预设值，且大于或等于第二预设值时，驱动芯片1输出PWM驱动信号，点亮灯珠LED1和灯珠LED2。该电流大于第一预设值或者小于第二预设值时，驱动芯片1停止输出PWM驱动信号，第一电感L1放电，维持灯珠LED1和灯珠LED2的电流。

如上文中提及的图2中所示，该驱动保护电路还包括：第四电阻R4和C第二电容C2，通过改变第四电阻R4的阻值和第二电容C2的容值设定芯片关断时间和工作最大频率。

上述驱动保护电路和驱动芯片1组成负载驱动电路。

本实施例还提供一种电源电路，如上文中提及的图3所示，该电源电路包括：AC/DC模块3、DC/DC模块4以及上述负载驱动电路。AC/DC模块3将交流转换为稳定的直流，第三电容C3减小直流母线电压纹波；DC/DC模块4，用于实现隔离直流输出，其中包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第二电感L2、变压器T1、第四电容C4构成半桥式谐振电路，实现高效隔离转换。输出由二极管D2、D3、第四电容C4组成整流电路，通过正极端子Vin+输出电压至负载驱动电路。负载驱动电路示意性地给出一个，也可以两个以上并联实现多路输出。

本实施例的驱动保护电路，设置采样单元，将PWM驱动信号的方波转换为与PWM驱动信号的占空比对应的电压值，通过分压单元输入到驱动芯片1的使能引脚，通过检测PWM驱动信号，在PWM驱动信号的占空比过大时，驱动使能引脚封锁PWM驱动信号，实现过压保护保护。

实施例6

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述实施例中的驱动保护方法。

以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种驱动保护电路，应用于负载驱动电路，所述负载驱动电路包括驱动芯片，用于控制功率开关管的通断，进而驱动负载运行，其特征在于，所述驱动保护电路包括：

过压保护模块，其输入端连接驱动芯片的输出端与驱动电阻之间，其输出端连接所述驱动芯片的使能引脚，用于在所述驱动芯片输出的PWM驱动信号的占空比过高时，控制所述驱动芯片封锁所述PWM驱动信号。

2.根据权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，所述过压保护模块包括：

采样单元，用于检测所述驱动芯片输出的PWM驱动信号，根据所述PWM驱动信号生成采样电压；其中，所述采样电压的值与所述PWM驱动信号的占空比正相关；

分压单元，其输入端连接所述采样单元，其输出端连接所述驱动芯片的使能引脚，用于对所述采样电压进行分压，生成分压电压后输出至所述驱动芯片；其中，所述分压电压的值用于控制驱动芯片是否封锁所述PWM驱动信号。

3.根据权利要求2所述的驱动保护电路，其特征在于，所述过压保护模块还包括：

第一电容，其第一端连接所述分压单元的输出端，其第二端接地，用于控制所述PWM驱动信号的封锁时长。

4.根据权利要求2所述的驱动保护电路，其特征在于，所述分压单元包括：

第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻形成串联结构，所述串联结构的第一端连接所述采样单元，所述串联结构的第二端接地，所述第一电阻和第二电阻之间的线路连接所述驱动芯片的使能引脚。

5.根据权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，所述驱动保护电路还包括恒流控制模块，其中包括：

单向元件，其阳极连接所述功率开关的第一端，其阴极连接所述负载驱动电路的输入端；

第一电感，其第一端连接至所述单向元件的阳极与所述功率开关的第一端之间，其第二端连接所述负载；

第三电阻，其第一端连接所述功率开关的第二端，其第二端接地，所述第三电阻的第一端与所述功率开关的第二端之间的线路连接所述驱动芯片，用于在所述负载通过的电流过大或过小时，封锁所述PWM驱动信号。

6.根据权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，所述驱动保护电路还包括：

第二电容和第四电阻，所述第二电容的第一端连接所述驱动芯片，第二端接地；所述第四电阻第一端连接所述驱动芯片，第二端接地；所述第二电容的容值和所述第四电阻的阻值用于调节所述驱动芯片输出的PWM驱动信号的频率。

7.一种电源电路，包括负载驱动电路，其特征在于，还包括权利要求1至6中任一项所述的驱动保护电路。

8.根据权利要求7所述的电源电路，其特征在于，所述电源电路还包括：

AC/DC模块和DC/DC模块，所述负载驱动电路设置在所述DC/DC模块的输出侧。

9.一种驱动保护方法，应用于权利要求1至6中任一项所述的驱动保护电路，其特征在于，所述方法包括：

检测驱动芯片输出的PWM驱动信号；

在所述PWM驱动信号的占空比过高时，控制所述驱动芯片封锁所述PWM驱动信号。

10.根据权利要求9所述的电源电路，其特征在于，在所述PWM驱动信号的占空比过高时，控制所述驱动芯片封锁所述PWM驱动信号，包括：

检测所述驱动芯片输出的PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号生成采样电压；其中，所述采样电压的值与所述PWM驱动信号的占空比正相关；

对所述采样电压进行分压，生成分压电压；

在所述分压电压大于预设阈值时，控制所述驱动芯片封锁所述PWM驱动信号。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求9或10所述的方法。

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