LED電源的幾種保護電路

1. 直通保護電路

　　半橋和全橋是開關電源常用的拓撲結(jié)構(gòu)，“直通”對其有很大的威脅，直通是同一橋臂兩只晶體管在同一時間內(nèi)同時導通的現(xiàn)象。在換流期，開關電源易受干擾而造成直通，過大的直通電流會損壞用于逆變的電力電子器件。一旦出現(xiàn)直通現(xiàn)象，須盡快檢測到并立即關斷驅(qū)動，以避免開關器件的PN結(jié)積累過大的熱量而燒壞。這里利用雙單穩(wěn)態(tài)集成觸發(fā)器CD4528設計了一種針對全橋和半橋的直通檢測、保護電路。

　　CD4528含兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其真值表如圖1.芯片3腳與13腳分別為其內(nèi)部兩個獨立單穩(wěn)態(tài)電路的Clear端，5腳和11腳為單穩(wěn)態(tài)的B輸入端，4腳與12腳為單穩(wěn)態(tài)的A輸入端。B端接高電平，只有當Clear端為高電平時，A端輸入的上升沿觸發(fā)才會有效。

　　PWM1與PWM2為PWM芯片輸出的兩路互補脈沖信號，主電路（見圖2）中Q1、Q4的驅(qū)動與圖3中PWM1同步，Q2、Q3的驅(qū)動與PWM2同步。在A、B、C和D4點進行電流上升率采樣然后轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，并分別給圖3中的直通信號1與直通信號2.

　　主電路中的左右橋臂對稱，就左橋臂的直通保護進行分析。正常狀態(tài)下，當Q1、Q4導通時，PWM1為高電平，PWM2為低電平，3腳高電平輸入有效，A點和D點沒有電流流過，不會觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)；雖然B點和C點采到了正常輸出的上升沿信號，但是13腳低電平時輸入無效，所以不會觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)，沒有保護信號輸出；而在直通時，Q3由于某種原因誤導通了，A點將檢測到很大的電流上升率并轉(zhuǎn)換為電壓信號；此時PWM1為高電平，圖3中左邊的單穩(wěn)態(tài)被觸發(fā)產(chǎn)生保護信號送到PWM 芯片的shutdow n 端，封鎖PWM 脈沖輸出。

　　2 過流保護電路

　　當出現(xiàn)負載短路、過載或者控制電路失效等意外情況時，會引起流過開關管的電流過大，使管子功耗增大、發(fā)熱，若沒有過流保護裝置，大功率開關管就可能損壞； 調(diào)節(jié)電路失效還可能導致LED過流損壞。 過流保護一般通過取樣電阻或霍爾傳感器等來檢測、比較，從而實現(xiàn)保護，但它們都有體積大和成本高的缺點。

　　這里采用如圖4的方法，在正激變換器扼流圈放置相同匝數(shù)的線徑較細的線圈。 這兩個繞組是磁平衡的，它們之間本應沒有電壓差。 但是主繞組有直流電阻，大電流時產(chǎn)生了微小的電壓差，該電壓差由負載電流決定。這個微小的電壓差被運放檢測，并且通過調(diào)節(jié)Rx可以設置電流限制。該電路的缺點是電流限制不是很精細的，這是因為銅電阻在溫度每上升10℃時增加4%.但是這個電路依然可以滿足我們的設計要求。

　　3.開、關機電流過沖保護電路

　　穩(wěn)流型開關電源在開機和關機時容易造成電流過沖，LED之類的負載對ms級的電流過沖都是不允許的，瞬間大電流的沖擊有可能損壞LED器件，因此必須嚴格防止電流過沖。

　　3.1開機電流過沖保護

　　開機時，由于電源濾波電容大，以及各延遲環(huán)節(jié)使得電流采樣反饋值與給定值在調(diào)節(jié)器輸入端不同，這會使得負載電流上升過沖，實測過沖波形如圖5所示。 為了解決這一問題，可以將調(diào)節(jié)器給定端RC 的值適當加大，調(diào)節(jié)以后的開機電流沒有發(fā)生過沖，波形如圖6.