[发明专利]一种负载过压保护电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及负载电压保护电路技术领域，尤其涉及一种负载过压保护电路及其控制方法

背景技术

在LED驱动器中，LED的电流-电压关系与常规的二极管都是指数型关系，当施加以较小的dv/dt变化率的正向电压时，会导致具有较大的di/dt变化率的正向电流。因此，保持LED电流恒定是控制LED的最好办法。在恒流输出的LED驱动器中，其输出电压应该为所有串联的LED的正向电压之和。一旦作为负载的LED断开连接，那么降压或者升降压LED驱动器的实际负载将转变成与输出端子并联的电容。因此，该电容将被快速地充电至输入电源电压，这超过了电容的最大工作电压并且会导致安全问题，例如导致电容发生爆炸。因此应该在LED驱动器中加入过压保护电路以解决安全问题，并且防止在LED负载和驱动器输出之间接触不良时受到大的浪涌电流的冲击。

在先的专利文献: 中华人民共和国实用新型专利 CN202353850U。

在先的专利文献中公开了现有LED驱动电路采用的开路保护电路的原理图，如图1所示，该LED驱动电路的主体结构是一个典型的降压型LED控制电路，由电感101、二极管102、功率管103、PWM控制单元104等部分组成，通过PWM控制单元104输出的PWM控制信号，使功率管103周期性开启和关断，来实现恒流驱动LED负载的目的。

该LED驱动电路为了实现当LED开路时的保护功能，采用了由多个电子元器件组成的保护保护电路，包括：齐纳管D1，D2，三极管Q1，电阻R1，R2，电容C2和MOS管Q2。该LED开路保护的工作原理如下：当负载LED开路以后，PWM控制单元仍将继续发出PWM信号，输出电容上的负载电压Vled(即，图1中LED+和LED-之间的电压)将继续升高，该电压Vled通过电阻R1，齐纳管D1和三极管Q1转换成电流Ic，Ic=（Vled-VD1-Vbe)/R1，其中Vbe为三极管Q1的发射结电压。该电流Ic流过一个和地连接的电阻R2，生产一个相对于地，并且和负载电压Vled相关的电压检测信号（Vled-VD1-Vbe)*R2/R1，然后利用该电压检测信号和一个MOS管Q2的阈值电压Vth进行比较，当加在MOS管Q2栅级的电压检测信号大于其阈值电压Vth时，MOS管Q2的漏极将变成低电平，从而关闭PWM控制单元，没有了PWM信号输出，输出电容上的电压就不会再升高，因此实现了当LED开路时的保护功能，保护了输出电容和LED负载。

由上述保护电路的工作过程可以推导出，得到过压保护的电压值为：

                                                 

上述现有过压保护电路的缺点是：其一，电路结构复杂，为了防止振荡，需要设置频率补偿电容C2；其二，检测输出负载电压信号而产生的电流Ic通过电阻流到地，没能进行回收利用，降低了系统效率；其三，过压保护阈值精度不高，容易受到MOS管电压阈值的影响，过压保护阈值和MOS管工艺参数以及温度都有关系。

发明内容

为了解决传统过压保护电路的缺点，本发明提出一种更简单和高效的负载过压保护电路，该保护电路结构简单可靠、性能稳定；过压保护阈值精度高，不随工艺和温度变化；并且能够回收利用检测输出负载电压信号而产生的电流，提高了系统效率。

依据本发明的一种负载过压保护电路，包括：

负载电压检测电路，其并联在负载电路两端，用于检测负载电压，所述负载电压检测电路叠加在一稳定的电压上，并输出一个和该电压以及负载电压都相关的负载电压检测信号； 

PWM控制单元，包括负载过压判断电路和PWM控制电路，其中负载过压判断电路接收所述负载电压检测信号、所述稳定的电压以及一参考电压，并产生过压保护信号，PWM控制电路接收所述过压保护信号，并产生控制信号控制功率开关，使得输出电容上的电压不再增加，实现负载过压保护。

优选的，上述负载过压保护电路，其特征在于，还包括从输入电压取电的供电电源电路，其产生稳定的电源电压给PWM控制单元供电。

优选的，上述负载过压保护电路，其特征在于，所述稳定的电压为供电电源电路产生的稳定的电源电压。

优选的，上述负载过压保护电路，其特征在于，所述供电电源电路由第三电阻，稳压管和第二电容组成。

优选的，上述负载过压保护电路，其特征在于，所述供电电源电路由常开型器件，稳压管和第二电容组成。

优选的，上述负载过压保护电路，其特征在于，所述常开型器件选自JFET或耗尽型MOS管。