本實(shí)用新型公開了一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路，主要用于DC電源、LED驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域及其他基于線性工作的系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓或電流的調(diào)節(jié)功能，能夠可靠的提高LED線性恒流電路線性調(diào)整率，提高輸出電流的精度，并實(shí)現(xiàn)輸出短路保護(hù)功能。

背景技術(shù)：

LED線性恒流電路具有系統(tǒng)成本低，芯片外圍電路少，可兼容E14和E16燈頭應(yīng)用，容易同過(guò)EMI測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。

圖1為一種傳統(tǒng)的LED線性恒流電路的電路圖。

傳統(tǒng)的LED線性恒流電路會(huì)出現(xiàn)輸出電流隨輸入電壓變化而變化過(guò)大的問(wèn)題。并且無(wú)法在輸出短路時(shí)保護(hù)系統(tǒng)，從而導(dǎo)致芯片因內(nèi)部損耗過(guò)高而損壞。

如圖2所示，由于當(dāng)輸入電壓小于LED負(fù)載的電壓時(shí)，LED負(fù)載的電流主要依靠輸出電容Cout來(lái)維持。而不同的輸入電壓下，一個(gè)工頻周期內(nèi)的輸入電壓小于LED負(fù)載的電壓的時(shí)間變化很大，導(dǎo)致傳統(tǒng)LED線性恒流電路的線性調(diào)整率很差，導(dǎo)致輸入電壓低時(shí)的燈具的光通量變差，影響了用戶使用的舒適度。另外，由在每個(gè)工頻谷地處都無(wú)法保證于芯片供電正常，所以傳統(tǒng)的LED線性恒流電路都無(wú)法實(shí)現(xiàn)輸出短路保護(hù)功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題在于提供一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路，能夠改善LED線性恒流電路的線性調(diào)整率特性，實(shí)現(xiàn)輸入電壓低時(shí)的燈具的較高的光通量，提高了用戶使用的舒適度。另外，提供在輸出短路時(shí)，關(guān)閉功率管，保護(hù)芯片不會(huì)因?yàn)閮?nèi)部損耗過(guò)高而損壞的功能。

本實(shí)用新型提供一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路，包括：線性恒流電路、短路保護(hù)電路、供電電路、整流橋、母線電容Cbus、LED負(fù)載、輸出電容Cout；整流橋的輸入端輸入AC交流電源，整流橋的一個(gè)輸出端分別與母線電容Cbus的一端、供電電路、LED負(fù)載的一端、輸出電容Cout的一端連接；LED負(fù)載的另一端分別與輸出電容Cout的另一端、短路保護(hù)電路、線性恒流電路連接；短路保護(hù)電路與線性恒流電路連接；母線電容Cbus的另一端接地；整流橋的另一個(gè)輸出端也接地。

作為優(yōu)選，短路保護(hù)電路包括，開關(guān)M1；開關(guān)M1的漏極與線性恒流電路連接。

作為優(yōu)選，短路保護(hù)電路還包括，第一比較器cmp1、電流源I1、三極管pnp1、第二比較器cmp2、第三比較器cmp3、與門and1、或非門nor1和或非門nor2；LED負(fù)載的另一端分別與第一比較器cmp1的正端、短路保護(hù)電路中第三比較器cmp3的負(fù)端連接；短路保護(hù)電路的第一比較器cmp1的負(fù)端接固定電壓vrefH，第一比較器cmp1的輸出端接與門and1的一端；電流源I1的上端接電源Vdd；電流源I1的下端接三極管pnp1的發(fā)射極、運(yùn)放第二比較器cmp2的負(fù)端；三極管pnp1的基極和集電極接地；第二比較器cmp2的輸出端接與門and1的另一端；第三比較器cmp3的正端接固定電壓vrefL，第三比較器cmp3的輸出端接或非門nor2的一端；與門and1的輸出端接或非門nor1的一端；或非門nor1的輸出端接或非門nor2的另一端；或非門nor2的輸出端接或非門nor2的另一端和開關(guān)M1的柵極；開關(guān)M1的源極接地。

作為優(yōu)選，線性恒流電路包括，功率管Mdrain；功率管Mdrain的漏極與LED負(fù)載的另一端連接，柵極與短路保護(hù)電路連接。

作為優(yōu)選，線性恒流電路還包括，第一運(yùn)放amp1、功率管Mdrain、輸出電流檢測(cè)電阻Rs、第二運(yùn)放amp2和電容Cea；線性恒流電路的第二運(yùn)放amp2的正端接第一固定電壓Vref1，第二運(yùn)放amp2的負(fù)端接第一運(yùn)放amp1的負(fù)端、功率管Mdrain的源端和輸出電流檢測(cè)電阻Rcs；第二運(yùn)放amp1的輸出端分別接電容Cea的一端、第一運(yùn)放amp1的正端；第一運(yùn)放amp1的輸出端分別接功率管Mdrain的柵端、短路保護(hù)；輸出電流檢測(cè)電阻Rs另一端接地；電容Cea的另一端接地。

作為優(yōu)選，供電電路包括：高壓耗盡型MOS管jfet1；耗盡型MOSjfet1的柵端接芯片內(nèi)部電源vdd，耗盡型MOS jfet1的柵端接地。

作為優(yōu)選，功率管Mdrain可采用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。

作為優(yōu)選，三極管pnp1可采用pnp管、npn管、二極管或MOS管。

作為優(yōu)選，開關(guān)M1可以采用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。

本實(shí)用新型提供的一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路，由于增加恒流基準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能，能夠可靠的提高LED線性恒流電路線性調(diào)整率，提高輸出電流的精度；并且由于增加輸出短路保護(hù)功能，能夠提高系統(tǒng)的可靠性，防止應(yīng)用中系統(tǒng)損壞。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)的LED線性恒流電路的電路圖。

圖2為傳統(tǒng)的LED線性恒流電路的工作波形。

圖3為本實(shí)用新型中的一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路的框圖。

圖4為本實(shí)用新型中的一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路恒流控制的工作波形。

圖5為本實(shí)用新型中的一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路非短路保護(hù)狀態(tài)的工作波形。

圖6為本實(shí)用新型中的一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路短路保護(hù)狀態(tài)的工作波形。

具體實(shí)施方式：

以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

圖3為一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路的框圖。

如圖3所示，一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路，包括：包括：線性恒流電路、短路保護(hù)電路、供電電路、整流橋、母線電容Cbus、LED負(fù)載、輸出電容Cout。

線性恒流電路包括：第一運(yùn)放amp1、功率管Mdrain、輸出電流檢測(cè)電阻Rs、第二運(yùn)放amp2和電容Cea。短路保護(hù)電路包括：第一比較器cmp1、電流源I1、三極管pnp1、第二比較器cmp2、第三比較器cmp3、與門and1、或非門nor1、或非門nor2和開關(guān)M1。供電電路包括：高壓耗盡型MOS管jfet1。

整流橋的輸入端輸入AC交流電源。整流橋的一個(gè)輸出端分別與母線電容Cbus的一端、供電電路的耗盡型MOS jfet1的漏端、LED負(fù)載的正端、輸出電容Cout的一端連接。LED負(fù)載的負(fù)端分別與輸出電容Cout的另一端、短路保護(hù)電路中第一比較器cmp1的正端、短路保護(hù)電路中第三比較器cmp3的負(fù)端以及功率管Mdrain的漏端連接；母線電容Cbus的另一端接地；整流橋的另一個(gè)輸出端也接地。

線性恒流電路的第二運(yùn)放amp2的正端接第一固定電壓Vref1。第二運(yùn)放amp2的負(fù)端接第一運(yùn)放amp1的負(fù)端、功率管Mdrain的源端和輸出電流檢測(cè)電阻Rcs。第二運(yùn)放amp1的輸出端分別接電容Cea的一端、第一運(yùn)放amp1的正端。電容Cea的另一端接地。第一運(yùn)放amp1的輸出端分別接功率管Mdrain的柵端、短路保護(hù)電路中開關(guān)M1的漏端。輸出電流檢測(cè)電阻Rs的一端接功率管Mdrain的源極，另一端接地。

短路保護(hù)電路的第一比較器cmp1的負(fù)端接固定電壓vrefH。第一比較器cmp1的輸出端接與門and1的一端。短路保護(hù)電路的第二比較器cmp2的正端接固定電壓vref2。電流源I1的上端接電源Vdd；電流源I1的下端接三極管pnp1的發(fā)射極、運(yùn)放第二比較器cmp2的負(fù)端。三極管pnp1的基極和集電極接地。第二比較器cmp2的輸出端接與門and1的另一端。第三比較器cmp3的正端接固定電壓vrefL。第三比較器cmp3的輸出端接或非門nor2的一端。與門and1的輸出端接或非門nor1的一端。或非門nor1的輸出端接或非門nor2的另一端?；蚍情Tnor2的輸出端接或非門nor2的另一端和開關(guān)M1的柵極。開關(guān)M1的源極接地。

耗盡型MOS jfet1的源端接芯片內(nèi)部電源vdd；耗盡型MOS jfet1的柵端接地。

功率管Mdrain可采用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。

三極管pnp1可采用pnp管、npn管、二極管或MOS管。

開關(guān)M1可以采用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。

本實(shí)用新型提供的一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路，由于增加恒流基準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能，能夠可靠的提高LED線性恒流電路線性調(diào)整率，提高輸出電流的精度；由于增加輸出短路保護(hù)功能，能夠提高系統(tǒng)的可靠性，防止應(yīng)用中系統(tǒng)損壞。

本實(shí)用新型提供的一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路恒流控制的具體工作原理為：

如圖4所示，當(dāng)輸入電壓Vac大于LED負(fù)載電壓Vled時(shí)，電路處于輸入供電狀態(tài)，LED通過(guò)AC交流電源供電；當(dāng)輸入電壓Vac小于LED負(fù)載電壓Vled時(shí)，電路處于電容維持狀態(tài)，LED通過(guò)輸出電容Cout供電。

輸入電壓Vac越大，電路處于輸入供電狀態(tài)的時(shí)間越長(zhǎng)，電路處于電容維持狀態(tài)的時(shí)間越短，輸出電流越大；反之，越小。LED負(fù)載電壓Vled越大，電路處于輸入供電狀態(tài)的時(shí)間越短，電路處于電容維持狀態(tài)的時(shí)間越長(zhǎng)，輸出電流越?。环粗?，越大。

檢測(cè)輸出電流檢測(cè)電阻Rcs上的電壓Vs反映整個(gè)工頻周期內(nèi)的輸出電流平均值信息。通過(guò)檢測(cè)整個(gè)工頻周期內(nèi)輸出電流檢測(cè)電阻Rcs上的電壓Vs，與固定電壓vref1比較，如果電壓Vs的平均值小于vref1，則第二運(yùn)放amp2對(duì)電容Cea進(jìn)行充電，增加電容Cea的電壓Vea，進(jìn)而增大電路處于輸入供電狀態(tài)時(shí)的輸出電流，從而增大輸出電流；反之，如果電壓Vs的平均值大于vref1，則第二運(yùn)放amp2對(duì)電容Cea進(jìn)行放電，減小電容Cea的電壓Vea，進(jìn)而減小電路處于輸入供電狀態(tài)時(shí)的輸出電流，從而減小輸出電流。

輸出電流Io的大小為：

本實(shí)用新型提供的一種具輸出短路保護(hù)功能的LED線性恒流電路輸出短路保護(hù)的具體工作原理為：

如圖3所示，芯片供電電路從母線Vbus采樣供電，從而保證芯片在工頻谷地附近能夠供電充足，不會(huì)下電重啟，從而能夠時(shí)芯片內(nèi)部保護(hù)邏輯能夠在多個(gè)工頻周期內(nèi)一直保持。

如圖5所示，固定電壓vrefH設(shè)定為大于正常工作時(shí)的功率管Mdrain漏極的最大電壓，小于正常工作時(shí)的母線BUS的電壓；一般選取30～100V。固定電壓vrefH設(shè)定為小于正常工作時(shí)的功率管Mdrain漏極的最大電壓，一般選取30～3V。

由于輸出電容Cout兩端需要從0V緩慢上升到LED正常導(dǎo)通壓降，當(dāng)芯片正常啟動(dòng)的時(shí)候，功率管Mdrain漏極的最大電壓大于固定電壓vrefH，DH邏輯輸出高電平；由于三極管pnp1的發(fā)射極和基極的壓差vbe隨溫度變化呈負(fù)溫度特性，當(dāng)芯片正常啟動(dòng)的時(shí)候，芯片溫度處于正常范圍內(nèi)，電壓vbe大于固定電壓vref2，TH邏輯輸出低電平；scp邏輯為低，開關(guān)M1關(guān)閉，系統(tǒng)正常工作。隨著輸出電壓的增大，功率管Mdrain漏極的最大電壓從等于母線BUS的電壓逐漸變小至正常值，DH邏輯輸出保持低電平。

如圖6所示，當(dāng)發(fā)生輸出短路的時(shí)候，功率管Mdrain漏極電壓等于母線電壓，功率管Mdrain漏極的最大電壓大于固定電壓vrefH，DH邏輯輸出高電平；由于三極管pnp1的發(fā)射極和基極的壓差vbe隨溫度變化呈負(fù)溫度特性，當(dāng)發(fā)生輸出短路的時(shí)候，芯片熱損耗很大，芯片溫度從正常范圍以內(nèi)逐漸升高，電壓vbe逐漸降低，直至電壓vbe小于固定電壓vref2，TH邏輯輸出高電平；scp邏輯為高，開關(guān)M1導(dǎo)通，功率管Mdrain關(guān)斷，系統(tǒng)進(jìn)入輸出短路保護(hù)狀態(tài)。

當(dāng)輸出從短路狀態(tài)恢復(fù)正常后，功率管Mdrain漏極電壓逐漸降低，當(dāng)功率管Mdrain漏極電壓小于固定電壓vrefL，DH邏輯輸出變低，scp邏輯輸出變低，開關(guān)M1關(guān)斷，系統(tǒng)重新正常工作。

盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。任何不超出本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)精神范圍的實(shí)用新型創(chuàng)造，包括但不限于電阻實(shí)現(xiàn)方式如Rcs采用普通電阻或MOS電阻、對(duì)元器件的類型或型號(hào)的替換如將Mdrain替換成三極管、第二比較器的輸入改為固定電壓和增溫度系數(shù)電壓比較等、電路局部構(gòu)造的變更如供電電路改為閉環(huán)控制方式、去掉母線電容Cbus或者將母線電容Cbus改為RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等，以及其他非實(shí)質(zhì)性的替換、變形或修改，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。