LED電源的幾種保護電路

　　在我們設計的30A/20V開(kāi)關(guān)型穩流電源中，采用控制電路單獨供電。主電路的濾波電容在工作時(shí)存儲了大量的電能，切斷總電源后，其中存儲的電荷持續數秒才能放完。 所以關(guān)機后單獨供電的采樣電路先關(guān)而主電路延遲關(guān)閉。調節器的給定輸入端由主電路供電，即關(guān)機后調節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(guān)機時(shí)負載電流的嚴重過(guò)沖，過(guò)沖時(shí)的電流波形如圖7所示。

　　圖8 為關(guān)機電流過(guò)沖保護電路，該電路能在3ms內迅速檢測出交流電源是否關(guān)閉，并且在電源關(guān)閉后強行將調節器給定輸入端的電壓拉低，防止電流過(guò)沖，具體動(dòng)作過(guò)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(diǎn)交流電壓大于光耦中發(fā)光二極管的導通電壓Von時(shí)，光耦開(kāi)啟，C3通過(guò)光耦中三極管放電，使B 點(diǎn)的電壓達不到場(chǎng)效應管的開(kāi)啟電壓； 當交流電壓小于Von時(shí)，光耦不導通，C3充電，B點(diǎn)的電壓增加，此時(shí)應使C3的電壓上升到場(chǎng)效應管閾值的時(shí)間大于光耦關(guān)閉的時(shí)間，以保證Q2不導通。 在t1時(shí)刻交流電源斷開(kāi)，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(diǎn)電壓大于場(chǎng)效應管的開(kāi)啟電壓時(shí)，場(chǎng)效應管Q2導通，導通后可迅速將Vs 拉低，圖8中Vs是調節器的給定輸入端電壓。 關(guān)機瞬間負載電流和圖8中B點(diǎn)的波形如圖9.改變R1和R4的參數，可以改變給C3充電的時(shí)間。 R4選用較大阻值的，可以提高C3上的電壓，同時(shí)延長(cháng)C3的放電時(shí)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(shí)間。 綜上所述，設置合理的參數，便可保證在主電路電源沒(méi)有完全關(guān)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(guò)沖。

　　4.過(guò)壓保護電路

　　穩流型電源若負載發(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，調節器會(huì )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(shí)是很危險的。 對LED、半導體制冷等負載來(lái)說(shuō)，過(guò)壓發(fā)生時(shí)，首要任務(wù)是保護負載，其次是保護開(kāi)關(guān)功率管。

　　為解決以上問(wèn)題，有兩種保護方法同時(shí)使用，一是放置雙向TVS來(lái)實(shí)現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(shí)，它能以納秒級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達數千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預定值，有效地保護電子線(xiàn)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(shí)，電阻上沒(méi)有電流，若發(fā)生過(guò)壓，TVS被擊穿，電阻上有電流流過(guò)，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(shí)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(shí)，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(shí)將時(shí)間常數R30×C15與電源給定的時(shí)間常數配合調節，使得空載保護不發(fā)生誤動(dòng)作。

　　結語(yǔ)

　　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(gè)給定的直流開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)，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(guān)重要。 而電源的可靠性將會(huì )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(lái)構成完善的保護系統，確保直流開(kāi)關(guān)電源的正常工作。 我們將這些措施實(shí)際用于驅動(dòng)LED負載，工作安全可靠。