保護LED電源電路的若干方法介紹

　引言

　　近年來(lái)，隨著(zhù)LED技術(shù)的日趨成熟，LED光源因其具有使用低壓電源、耗能少、適用性強、穩定性高、響應時(shí)間短、多色發(fā)光等的優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越廣泛地使用。 LED電源大都采用開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，輸出多為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源即恒流驅動(dòng) 。根據LED的伏安特性，電壓的微小變化可導致電流的很大變化，有可能損壞LED, 且開(kāi)關(guān)電源中控制電路比較復雜，晶體管和集成器件耐受電、熱沖擊的能力較差。因此驅動(dòng)電源的可靠性影響了LED應用產(chǎn)品的壽命，為了保護開(kāi)關(guān)電源自身和負載的安全，延長(cháng)使用壽命，必須設計安全可靠的保護電路。

　　1 直通保護電路

　　半橋和全橋是開(kāi)關(guān)電源常用的拓撲結構，“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(shí)間內同時(shí)導通的現象。 在換流期，開(kāi)關(guān)電源易受干擾而造成直通，過(guò)大的直通電流會(huì )損壞用于逆變的電力電子器件。一旦出現直通現象，須盡快檢測到并立即關(guān)斷驅動(dòng)，以避免開(kāi)關(guān)器件的PN 結積累過(guò)大的熱量而燒壞。這里利用雙單穩態(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(gè)單穩態(tài)觸發(fā)器，其真值表如圖1。芯片3腳與13腳分別為其內部?jì)蓚€(gè)獨立單穩態(tài)電路的Clear 端，5腳和11腳為單穩態(tài)的B輸入端，4腳與12腳為單穩態(tài)的A輸入端。B端接高電平，只有當Clear端為高電平時(shí)，A端輸入的上升沿觸發(fā)才會(huì )有效。

　　PWM1與PWM2為PWM芯片輸出的兩路互補脈沖信號，主電路（ 見(jiàn)圖2）中Q1、Q4的驅動(dòng)與圖3中PWM1同步，Q2、Q3的驅動(dòng)與PWM2同步。 在A(yíng)、B、C和D4點(diǎn)進(jìn)行電流上升率采樣然后轉變?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(chēng)，就左橋臂的直通保護進(jìn)行分析。 正常狀態(tài)下，當Q1、Q4導通時(shí)，PWM1為高電平，PWM2為低電平，3腳高電平輸入有效，A點(diǎn)和D點(diǎn)沒(méi)有電流流過(guò)，不會(huì )觸發(fā)單穩態(tài)；雖然B點(diǎn)和C點(diǎn)采到了正常輸出的上升沿信號，但是13 腳低電平時(shí)輸入無(wú)效，所以不會(huì )觸發(fā)單穩態(tài)，沒(méi)有保護信號輸出； 而在直通時(shí)，Q3由于某種原因誤導通了，A點(diǎn)將檢測到很大的電流上升率并轉換為電壓信號； 此時(shí)PWM1為高電平，圖3中左邊的單穩態(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。