LED電源的幾種保護電路

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。

　　2 過(guò)流保護電路

　　當出現負載短路、過(guò)載或者控制電路失效等意外情況時(shí)，會(huì )引起流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流過(guò)大，使管子功耗增大、發(fā)熱，若沒(méi)有過(guò)流保護裝置，大功率開(kāi)關(guān)管就可能損壞； 調節電路失效還可能導致LED過(guò)流損壞。 過(guò)流保護一般通過(guò)取樣電阻或霍爾傳感器等來(lái)檢測、比較，從而實(shí)現保護，但它們都有體積大和成本高的缺點(diǎn)。

　　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的線(xiàn)徑較細的線(xiàn)圈。 這兩個(gè)繞組是磁平衡的，它們之間本應沒(méi)有電壓差。 但是主繞組有直流電阻，大電流時(shí)產(chǎn)生了微小的電壓差，該電壓差由負載電流決定。這個(gè)微小的電壓差被運放檢測，并且通過(guò)調節Rx可以設置電流限制。該電路的缺點(diǎn)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(shí)增加4%.但是這個(gè)電路依然可以滿(mǎn)足我們的設計要求。

　　3.開(kāi)、關(guān)機電流過(guò)沖保護電路

　　穩流型開(kāi)關(guān)電源在開(kāi)機和關(guān)機時(shí)容易造成電流過(guò)沖，LED之類(lèi)的負載對ms級的電流過(guò)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(guò)沖。

　　3.1開(kāi)機電流過(guò)沖保護

　　開(kāi)機時(shí)，由于電源濾波電容大，以及各延遲環(huán)節使得電流采樣反饋值與給定值在調節器輸入端不同，這會(huì )使得負載電流上升過(guò)沖，實(shí)測過(guò)沖波形如圖5所示。 為了解決這一問(wèn)題，可以將調節器給定端RC 的值適當加大，調節以后的開(kāi)機電流沒(méi)有發(fā)生過(guò)沖，波形如圖6.