技术领域

本发明涉及一种 LED保护电路， 特别是涉及一种防止 LED冲击保护电路。 背景技术

LED灯 （即发光二极管） 是一种节能、 环保和发光效率高的新型光源， 但是， 由 于 LED的正向动态电阻非常小， 无法直接用电压源直接给 LED供电， 否则， 电压波动 稍有增加， 电流就会迅速增大， 很容易导致 LED烧毁。

目前， 大功率 LED灯通常釆用恒流的方式驱动， 而恒流型驱动器的稳态输出电压 则随输出端所接 LED颗数的变化而变化。 在照明应用中， 当驱动器空载时， 通常输出 电压达到最大值；若使用者在驱动器输出端与 LED灯之间连接有开关，则当所接的 LED 灯颗数较少的情况下， 在开关接通瞬间， 电路中电解电容储存的能量会对 LED造成很 大的冲击， 容易导致 LED损坏。

为了避免因输出电流突然增大造成对 LED 的冲击， 现有技术中有如专利号为 ZL200920074830.3的中国实用新型《新型发光二极� �电路保护装置》公开了一种新型发 光二极管电路保护装置， 包括若干组 LED, 其特征在于： 所述电路还包括与所述 LED 串并联的高分子发光二极管 (PLED), 所述 LED串联有 LED驱动器， 所述 LED和 LED 驱动器之间串联有分压电阻和开关。上述专利 能够保证当 LED灯串中某颗 LED失效而 开路时， PLED可以瞬间导通来确保 LED灯具正常工作， 但是， 上述专利中需要在电路 中串接高分子发光二极管， 而国际上高分子发光二极管 （ PLED) 还没有大规模产业 化， 原材料价格很贵， 不适用于大规模生产。 因此， 现有技术中的限流电路一般通过双 极性三极管来实现， 但是， 双极性三极管工作时的饱和压降较大， 当 LED灯需更大的 驱动电流时， 该三极管上将产生很大的损耗， 不符合 LED灯具有高效节能的应用理念。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技 术现状而提供一种瞬态响应快且线 路功耗低的 LED冲击保护电路。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为 ： 一种 LED冲击保护电路， 包括有 放电电容和 LED负载，所述放电电容并联在 LED驱动器的直流电源正负极上，所述 LED 负载并联在 LED驱动器的输出电源正负极上， 所述 LED驱动器的直流电源正极和所述 LED驱动器的输出电源正极相连；

其特征在于：所述 LED驱动器的直流电源负极和所述 LED驱动器的输出电源负极 之间还设置有限流电路和控制电路， 所述的限流电路包括有场效应管、 第一电阻和第二 电阻， 所述控制电路包括有第一三极管、 第三电阻和第四电阻， 并且， 所述第二电阻的 阻值大于等于所述第一三极管的阈值电压和所 述 LED负载的最大冲击电流之间的比值； 其中， 所述场效应管的漏极和所述 LED驱动器的输出电源负极相连； 所述场效应 管的源极一路经所述第二电阻和所述 LED驱动器的直流电源负极相连， 另一路经所述 第四电阻和所述第一三极管的基极相连， 该第一三极管的发射极连接所述 LED驱动器 的输出电源负极； 所述场效应管的栅极一路经所述第一电阻和所 述第一三极管的集电极 相连， 另一路经所述第三电阻连接驱动所述控制电路 工作的直流电压。

为了限制瞬时电流， 保护场效应管， 作为优选， 所述的限流电路还包括有一瞬态抑 制管， 所述瞬态抑制管的正极和所述场效应管的漏极 相连， 该瞬态抑制管的负极和所述 场效应管的源极相连。 于是， 当场效应管关断时， 瞬态抑制管能够有效防止尖峰电压击 穿管子， 而且， 当场效应管发生作用时， 瞬态抑制管还可以分担一部分电流， 从而进一 步减少场效应管的瞬时功耗。

为了能够保证场效应管的快速关断，作为进一 步优选，所述的限流电路还包括有第 五电阻， 所述第五电阻的一端和所述场效应管的栅极相 连， 该第五电阻的另一端和所述 LED驱动器的直流电源负极相连。 于是， 场效应管的栅极、源极和第五电阻之间形成放 电回路， 有利于场效应管的快速关断。

作为进一步优选， 所述第五电阻的两端还并联有第一稳压管， 并且， 所述第一稳压 管的负极和所述场效应管的栅极相连， 该第一稳压管的正极和所述第一三极管的发射 极 相连。 第一稳压管能够有效防止场效应管的栅极和源 极之间因为过压而导致击穿。

为了进一步加速场效应管的关断，作为进一步 优选，所述的限流电路还包括有并联 在所述第一电阻两端的二极管， 所述二极管的正极和所述场效应管的栅极相连 ， 该二极 管的负极和所述第一三极管的集电极相连。

为防止第一三极管的基极和发射极两端因过压 导致击穿，作为优选，所述的控制电 路还包括有第二稳压管， 所述第二稳压管的负极和所述第一三极管的基 极相连， 该第二 稳压管的正极和所述第一三极管的发射极相连 。

作为进一步优选，所述的控制电路还包括有第 二三极管，所述第二三极管的基极和 所述第一三极管的集电极相连， 该第二三极管的发射极和所述第二稳压管的负 极相连， 该第二三极管的集电极和所述第二稳压管的正 极相连。 这里， 第二三极管能够防止第一 三极管进入深度饱和区， 保证第一三极管在导通后能够退出饱和区， 避免该第一三极管 的集电极电压一直处于低电压而导致电路无法 进入稳定工作状态的问题。

与现有技术相比， 本发明的优点在于： 采用低压场效应管替代现有的双极性三极管 进行限流， 由于低压场效应管通态电阻可以做到很小， 低压场效应管工作时的压降小， 瞬态响应快， 使得整个线路的响应速度快， 线路功耗可以大幅降低； 而且， 可以通过改 变电路中第二电阻的阻值， 进而设置不同 LED负载的输出冲击电流， 从而能有效地抑 制 LED驱动器对后级 LED负载的冲击电流， 防止 LED负载因瞬态大电流的冲击而被 击穿， 在保证 LED驱动器工作可靠性的同时， 延长了 LED负载的使用寿命。 附图说明

图 1为本发明实施例的基本电路原理图。

图 2为图 1所示限流电路的改进结构图之一。

图 3为图 1所示限流电路的改进结构图之二。

图 4为图 1所示限流电路的改进结构图之三。

图 5为图 1所示限流电路的改进结构图之四。

图 6为图 1所示控制电路的改进结构图之一。

图 7为图 1所示控制电路的改进结构图之二。 具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描 述。

如图 1所示， 为本实施例的 LED冲击保护电路的基本电路原理图， 该冲击保护电 路包括有放电电容 C、 LED负载 3、 限流电路 1和控制电路 2， 其中， 放电电容 C的两 端并联在 LED驱动器的直流电源正极 V+和直流电源负极 V-上， LED负载 3则并联在 LED驱动器的输出电源正极 LED+和输出电源负极 LED-上； 本实施例的 LED负载的关 闭或导通由一可控开关 K控制， LED负载可以由单个或多个 LED灯串联后组成， 可控 开关 K的一端连接 LED驱动器的输出电源正极 LED+, 可控开关 K的另一端连接 LED 负载的正极； 限流电路 1和控制电路 2串接后设置于 LED驱动器的直流电源负极 LED- 和 LED驱动器的输出电源负极 V-之间；

其中， 限流电路 1包括有 N沟道型的场效应管 Tl、 第一电阻 R1和第二电阻 R2， 控制电路 2包括有 NPN型第一三极管 Ql、 第三电阻 R3和第四电阻 R4， 并且， 第二电 阻 R2的阻值要满足以下条件，即第二电阻 R2的阻值大于等于第一三极管 Q1的阈值电 压和 LED负载 3的最大冲击电流之间的比值；

限流电路和控制电路的具体线路连接如下： 场效应管 T1 的漏极和 LED驱动器的 输出电源负极 V-相连； 场效应管 T1的源极一路经第二电阻 R2和 LED驱动器的直流电 源负极 LED-相连， 另一路经第四电阻 R4和第一三极管 Q1的基极相连， 该第一三极管 Q1的发射极连接 LED驱动器的输出电源负极 V-; 场效应管 T1的栅极一路经第一电阻 Rl和第一三极管 Ql的集电极相连， 另一路经第三电阻 R3连接驱动控制电路 2工作的 直流电压 Vcc， 本实施例的直流电压 Vcc的电压值为 12V。 本实施例的工作原理如下：

当串接在 LED驱动器输出端上的可控开关 K断开时， 此时， LED驱动器为空载， 放电电容 C上储存的能量达到最大值； 当可控开关 S闭合时， 放电电容 C上的能量就 会加在 LED负载 3、场效应管 T1和第二电阻组成的串联回路上，若 LED负载 3上串接 的 LED灯的数量较少， 则此时该串联回路中的瞬态冲击电流将会很大 。

当流过第二电阻 R2 (取样电阻） 的电流致使该第二电阻 R2上的电压达到第一三 极管 Q1的阈值电压 （本实施例的阈值电压为 0.7V) 时， 第一三极管 Q1导通， 场效应 管 T1的栅极电压被拉低， 能够达到限制流过场效应管 T1漏极和源极之间电流的目的， 此时，流过 LED负载的最大电流值被限制在第一三极管 Q1的阈值电压除以第二电阻的 阻值比所得到的电流值上， 能够有效地保护 LED负载， 防止 LED负载因为瞬态大电流 的冲击而被击穿；

由于场效应管 T1的限流作用，放电电容 C释放的过多能量将被逐惭消耗在场效应 管 T1上， 随着时间的推移， 第二电阻 R2上的电压也将逐渐变小， 当第二电阻 R2上的 电压小于第一三极管 Q1的阈值电压（0.7V)时， 第一三极管 Q1截止， 场效应管 T1导 通， 在进入稳态工作后， 场效应管 T1上的损耗为 I ² X RDS(on)， 其中， I为流过 LED负 载 3的稳态电流值， RDS(on)为场效应管 T1的漏极到源极的导通电阻值，通过选择较小 的 RDS(on)值的场效应管 T1， 就能够有效地降低在场效应管 T1上的功耗。 如图 2〜图 5所示， 为针对图 1所示限流电路的进一步改进电路结构。

为了限制瞬态冲击电流，保护场效应管 Tl，限流电路 1还包括有一瞬态抑制管 Dl， 参见图 2， 该瞬态抑制管 D1的正极和场效应管 T1的漏极相连， 该瞬态抑制管 D1的负 极和场效应管 T1的源极相连， 这里的瞬态抑制管 D1主要为保护场效应管 Tl， 避免因 开关合 Κ上瞬间过高的电压加载在场效应管 T1上而损坏场效应管 T1 ;而且， 当场效应 管 T1发生作用时， 瞬态抑制管 D1还可以分担一部分电流， 从而进一步减少场效应管 T1的瞬时功耗。

为了能够保证场效应管 T1的快速关断，限流电路 1还包括有第五电阻 R5，参见图 3， 该第五电阻 R5的一端和场效应管 T1的栅极相连， 该第五电阻 R5的另一端和 LED 驱动器的直流电源负极 LED-相连。 于是， 场效应管 T1的栅极、 源极和第五电阻 R5之 间形成放电回路， 有利于场效应管 T1的快速关断。

为了能有效防止场效应管 T1的栅极和源极之间因为过压而导致击穿， 在第五电阻 R5的两端还并联第一稳压管 D2， 参见图 4， 该第一稳压管 D2的负极和场效应管 T1的 栅极相连， 该第一稳压管 D2的正极和第一三极管 Q1的发射极相连。

为了进一步加速场效应管 T1的关断， 在第一电阻 R1两端还并联有二极管 D3， 参 见图 5, 二极管 D3的正极和场效应管 T1的栅极相连， 该二极管 D3的负极和第一三极 管 Q1的集电极相连。 如图 6、 图 7所示， 为针对图 1所示控制电路的进一步改进电路。

该控制电路 2还包括有第二稳压管 D4，参见图 6， 该第二稳压管 D4的负极和第一 三极管 Q1的基极相连， 该第二稳压管 D4的正极和第一三极管 Q1的发射极相连，第二 稳压管 D4起到稳定第一三极管 Q1上压降的功能，能防止第一三极管 Q1的基极和发射 极两端因过压导致击穿。

为了防止因为第一三极管 Q1进入深度饱和区， 控制电路 2上还设置有一 PNP型 的第二三极管 Q2， 参见图 7， 该第二三极管 Q2的基极和第一三极管 Q1的集电极相连， 该第二三极管 Q2的发射极和第二稳压管 D4的负极相连，该第二三极管 Q2的集电极和 第二稳压管 D4的正极相连。第二三极管 Q2能够避免在第一三极管 Q1导通后无法退出 饱和区而造成第一三极管 Q1 的集电极一直处于低电平的问题， 从而保证场效应管 T1 能够顺利导通而使得电路能够进入稳定工作状 态。