保護LED電源電路的若干方法介紹

　　3.2 關機電流過沖保護

　　在我們設計的30A/20V開關型穩(wěn)流電源中，采用控制電路單獨供電。主電路的濾波電容在工作時存儲了大量的電能，切斷總電源后，其中存儲的電荷持續(xù)數(shù)秒才能放完。 所以關機后單獨供電的采樣電路先關而主電路延遲關閉。調(diào)節(jié)器的給定輸入端由主電路供電，即關機后調(diào)節(jié)器的采樣輸入端先降低，給定端緩慢降低，于是其輸出誤差電壓增大，控制芯片增加PWM 的占空比，由此導致了關機時負載電流的嚴重過沖，過沖時的電流波形如圖7所示。

　　圖8 為關機電流過沖保護電路，該電路能在3ms內(nèi)迅速檢測出交流電源是否關閉，并且在電源關閉后強行將調(diào)節(jié)器給定輸入端的電壓拉低，防止電流過沖，具體動作過程如下。

　　光耦U1、U 2 隨被測電源的正負半周交替導通，當A 點交流電壓大于光耦中發(fā)光二極管的導通電壓Von時，光耦開啟，C3通過光耦中三極管放電，使B 點的電壓達不到場效應管的開啟電壓； 當交流電壓小于Von時，光耦不導通，C3充電，B點的電壓增加，此時應使C3的電壓上升到場效應管閾值的時間大于光耦關閉的時間，以保證Q2不導通。 在t1時刻交流電源斷開，光耦輸出呈高阻態(tài)，C2中存儲的電荷經(jīng)R1向C3充電，C3上的電壓迅速增加，當B點電壓大于場效應管的開啟電壓時，場效應管Q2導通，導通后可迅速將Vs 拉低，圖8中Vs是調(diào)節(jié)器的給定輸入端電壓。 關機瞬間負載電流和圖8中B點的波形如圖9。改變R1和R4的參數(shù)，可以改變給C3充電的時間。 R4選用較大阻值的，可以提高C3上的電壓，同時延長C3的放電時間。 C2的大小可以決定交流電源斷電后維持該電路工作的時間。 綜上所述，設置合理的參數(shù)，便可保證在主電路電源沒有完全關閉的情況下，Q2一直導通，即誤差放大器的給定輸入端一直為零，避免了電流過沖。

　　4 過壓保護電路

　　穩(wěn)流型電源若負載發(fā)生斷路，電流檢測電阻兩端的電壓下降到零，一旦給定值不為零，調(diào)節(jié)器會使得輸出電壓急劇飆升至最大值，這對負載連接接觸不良時是很危險的。 對LED、半導體制冷等負載來說，過壓發(fā)生時，首要任務是保護負載，其次是保護開關功率管。

　　為解決以上問題，有兩種保護方法同時使用，一是放置雙向TVS來實現(xiàn)對瞬間沖擊電壓的防護。

　　TVS是一種二極管形式的高效能保護器件。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，它能以納秒級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預定值，有效地保護電子線路中的元器件免受各種浪涌脈沖損壞。 還可將電阻與TVS串聯(lián)，當TVS未擊穿時，電阻上沒有電流，若發(fā)生過壓，TVS被擊穿，電阻上有電流流過，產(chǎn)生壓降，以此作為保護信號，送到PWM 芯片的shutdown 端，封鎖PWM脈沖輸出。 另外一種方法是當負載斷路時使電源立即停止工作，如圖10所示，圖中R24和R27給運放同相輸入端提供固定的小電壓U+。R26為取樣的負載電流輸入，當負載發(fā)生斷路時，運放反相輸入端電壓U-=0, 因而U+>U-, 運放輸出電壓為高電平，給出空載保護信號。 同時將時間常數(shù)R30×C15與電源給定的時間常數(shù)配合調(diào)節(jié)，使得空載保護不發(fā)生誤動作。

　　5 結(jié)語

　　文中主要討論了LED電源的幾種保護方式，并介紹了一些具體電路。 對一個給定的直流開關電源來說，保護電路是否完善并按預定設置工作，對電源裝置的安全性和可靠性至關重要。 而電源的可靠性將會影響到LED產(chǎn)品的壽命，因此通常需要用幾種保護方式加以組合來構(gòu)成完善的保護系統(tǒng)，確保直流開關電源的正常工作。 我們將這些措施實際用于驅(qū)動LED負載，工作安全可靠。