Led驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，其包括：比較模塊，其比較LED驅(qū)動芯片輸出的退磁時間與預設(shè)的最大退磁時間之間的大小關(guān)系，并輸出相應(yīng)的比較結(jié)果；與所述比較模塊連接的連續(xù)計數(shù)器，當所述電感的退磁時間大于預設(shè)的最大退磁時間時，計數(shù)加1，否則計數(shù)清零，直至該連續(xù)計數(shù)器連續(xù)計數(shù)達到預設(shè)的閾值時輸出LED短路信號；與連續(xù)計數(shù)器連接的邏輯觸發(fā)器，其根據(jù)LED短路信號輸出相應(yīng)的邏輯信號；以及與所述連續(xù)計數(shù)器和所述邏輯觸發(fā)器連接的低功耗短路保護模塊，其根據(jù)所述LED短路信號和邏輯信號使LED驅(qū)動芯片進入低功耗短路保護狀態(tài)。本發(fā)明不僅能改善LED短路功耗情況，同時還能消除低頻產(chǎn)生的刺耳噪聲。
【專利說明】LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及短路保護【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，LED照明產(chǎn)業(yè)以其綠色節(jié)能、可靠穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點成為了市場上的LED及LED驅(qū)動芯片的主流發(fā)展方向。LED節(jié)能不僅體現(xiàn)在正常工作情況，當電路發(fā)生輸出短路故障時也應(yīng)盡量降低功耗。在現(xiàn)有技術(shù)中，當LED驅(qū)動芯片發(fā)生LED輸出短路時將進入幾千赫茲的低頻工作狀態(tài)，此時的頻率與系統(tǒng)啟動時的頻率基本相同。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中常見的輸出短路檢測保護電路，其包括依次連接的退磁時間比較單元101、邏輯觸發(fā)器102以及低頻工作保護電路103，其中，退磁時間比較單元101用于比較LED驅(qū)動芯片輸出的退磁時間Td與預設(shè)最大退磁時間Tdmax的大小,其中，本申請中所述的LED驅(qū)動芯片輸出的退磁時間是指LED驅(qū)動芯片的交流轉(zhuǎn)直流電源中的非隔離模式原邊電感或不帶輔助繞組情況時的電感的退磁時間，或者是隔離模式副邊電感的退磁時間，屬于常規(guī)技術(shù)。現(xiàn)有檢測保護電路即是利用電感在輸出短路時的退磁時間Td很長這一特點來檢測LED是否發(fā)生短路故障，即通過退磁時間比較單元101來比較退磁時間Td與預設(shè)的最大退磁時間Tdmax的大小，當Td大于Tdmax時,則判定輸出短路,此時通過邏輯觸發(fā)器102啟動低頻工作短路保護模塊103工作，以使LED電路進入低頻工作狀態(tài)(通常為幾千赫茲)。通常，低頻工作狀態(tài)會伴隨有音頻噪聲產(chǎn)生。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)在輸出短路時進入低頻工作狀態(tài)的原理如下:由于電路并未提供任何輸出短路故障保護功能，所以當輸出電壓為零時，電路無法區(qū)分出是啟動狀態(tài)還是輸出短路狀態(tài)，為了確保電路能正常啟動，故在輸出短路后以啟動時的幾千赫茲低頻工作。由于輸出短路使得輸出電壓始終為零，因而電路會一直以幾千赫茲的低頻工作，雖然此時能降低部分功耗，但功耗仍然較大，電路還有更大的優(yōu)化空間，而且在低頻下產(chǎn)生的蜂鳴聲還會引起噪聲污染。
[0004]因此，提供一種能夠進一步降低LED輸出短路故障情況下功耗的電路及方法即為本發(fā)明亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路及其方法，以有效檢測LED輸出短路故障并大大降低輸出短路時的功耗，同時避免產(chǎn)生低頻狀態(tài)下的噪聲污染。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]一種LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，其連接在LED驅(qū)動芯片與LED之間，其中，該LED驅(qū)動芯片包括欠壓保護模塊、基準電路模塊、過溫和過流保護模塊、振蕩器模塊、脈沖寬度調(diào)制模塊以及退磁時間檢測模塊，所述檢測保護電路包括:[0008]比較模塊，其在連續(xù)周期內(nèi)連續(xù)接收所述退磁時間檢測模塊的退磁時間檢測信號，并比較該退磁時間與預設(shè)的最大退磁時間之間的大小關(guān)系，并輸出相應(yīng)的比較結(jié)果，其中，所述最大退磁時間大于所述LED驅(qū)動芯片正常工作時的退磁時間，且小于所述LED驅(qū)動芯片啟動時輸出的低頻門控脈沖信號的負脈沖持續(xù)時間；
[0009]與所述比較模塊連接的連續(xù)計數(shù)器，其接收所述比較結(jié)果，當該比較結(jié)果表示所述LED驅(qū)動芯片輸出的退磁時間大于預設(shè)的所述最大退磁時間時，則該連續(xù)計數(shù)器計數(shù)加1，否則計數(shù)清零，直至該連續(xù)計數(shù)器連續(xù)計數(shù)達到預設(shè)的閾值時輸出LED短路信號，其中所述閾值大于所述LED驅(qū)動芯片啟動所需的最多周期次數(shù)；
[0010]與所述連續(xù)計數(shù)器連接的邏輯觸發(fā)器，其根據(jù)所述LED短路信號輸出相應(yīng)的邏輯信號；以及
[0011]與所述連續(xù)計數(shù)器和所述邏輯觸發(fā)器連接的低功耗短路保護模塊，其一方面根據(jù)所述邏輯信號停止向所述LED供電，另一方面根據(jù)所述LED短路信號關(guān)斷所述振蕩器模塊、脈沖寬度調(diào)制模塊和退磁時間檢測模塊的使能端，以使所述LED驅(qū)動芯片進入電源過壓鉗位狀態(tài)。
[0012]進一步地，所述電路還包括與所述比較模塊連接并用于設(shè)置所述最大退磁時間的最大退磁時間產(chǎn)生模塊。
[0013]優(yōu)選地，所述最大退磁時間產(chǎn)生模塊包括:電流源、電容器、第一開關(guān)管以及兩個串聯(lián)的反相器，其中，所述第一開關(guān)管的柵極接收所述LED驅(qū)動芯片輸出的門控脈沖信號，源極接地，漏極連接至一個所述反相器的輸入端，另一個所述反相器的輸出端與所述比較模塊連接；所述電流源和電容器依次串聯(lián)在內(nèi)部電源與第一開關(guān)管漏極、第一開關(guān)管漏極與地之間，且該電流源的輸出端還連接在一個所述反相器的輸入端。
[0014]優(yōu)選地，所述比較模塊包括:相連的與門和鎖存器，其中，所述與門的一個輸入端與另一個所述反相器的輸出端連接，另一個輸入端接收所述退磁時間檢測信號，其輸出端與所述鎖存器的一個輸入端連接；所述鎖存器的另一個輸入端接收所述門控脈沖信號，輸出端與所述連續(xù)計數(shù)器連接。
[0015]優(yōu)選地，所述連續(xù)計數(shù)器包括:相連的一計數(shù)及判斷單元和一計數(shù)清零單元，其中，所述計數(shù)及判斷單元和計數(shù)清零單元分別與所述鎖存器的輸出端連接，且所述計數(shù)清零單元還接收所述門控脈沖信號。
[0016]前述一種LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，所述邏輯觸發(fā)器與所述連續(xù)計數(shù)器中的計數(shù)及判斷單元連接，以接收其輸出的所述LED短路信號。
[0017]進一步地，所述低功耗短路保護模塊包括連接至所述LED驅(qū)動芯片的電源的過壓鉗位單元。
[0018]進一步地,所述過壓鉗位單元包括:
[0019]依次串聯(lián)在所述LED驅(qū)動芯片的電源與地之間的場效應(yīng)管、第一分壓電阻和第二分壓電阻；
[0020]電壓比較器，其一輸入端連接在所述第一分壓電阻和第二分壓電阻之間，另一輸入端接收一基準電壓信號；
[0021]第二開關(guān)管，其柵極連接至所述電壓比較器的輸出端，源極接地，漏極通過一限流電阻與所述LED驅(qū)動芯片的電源連接。[0022]進一步地，所述電路還包括與所述連續(xù)計數(shù)器連接并用于設(shè)置所述閾值的計數(shù)設(shè)置模塊。
[0023]優(yōu)選地，所述計數(shù)設(shè)置模塊與所述連續(xù)計數(shù)器集成在一起。
[0024]本發(fā)明另一方面提供一種基于上述檢測保護電路實現(xiàn)LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護方法，所述方法包括以下步驟:
[0025]步驟1，在連續(xù)周期內(nèi)連續(xù)比較LED驅(qū)動芯片輸出的退磁時間與預設(shè)的最大退磁時間之間的大小關(guān)系，其中，所述最大退磁時間大于所述LED驅(qū)動芯片正常工作時的退磁時間，且小于所述LED驅(qū)動芯片啟動時輸出的低頻門控脈沖信號的負脈沖持續(xù)時間；
[0026]步驟2，根據(jù)所述步驟I得到的比較結(jié)果進行計數(shù)，當所述退磁時間大于預設(shè)的最大退磁時間時，則計數(shù)加1，否則計數(shù)清零，直至連續(xù)計數(shù)達到預設(shè)的閾值時，判斷為輸出短路，并執(zhí)行步驟3，其中，所述閾值大于所述LED驅(qū)動芯片啟動所需的最多周期次數(shù)；
[0027]所述步驟3，停止向所述LED供電并關(guān)斷LED驅(qū)動芯片中的振蕩器模塊、脈沖寬度調(diào)制模塊和退磁時間檢測模塊的使能端，以使所述LED驅(qū)動芯片進入電源過壓鉗位狀態(tài)。
[0028]進一步地，所述步驟SI通過所述比較模塊實現(xiàn)；所述步驟S2通過所述連續(xù)計數(shù)器實現(xiàn)；所述步驟S3通過所述邏輯觸發(fā)器和低功耗短路保護模塊實現(xiàn)。
[0029]綜上所述，本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了一連續(xù)計數(shù)器，用于對LED驅(qū)動芯片輸出的退磁時間與預設(shè)的最大退磁時間的比較結(jié)果進行計數(shù)，從而可以自動區(qū)分出電路的上電啟動狀態(tài)和輸出短路狀態(tài)，以避免短路誤判，因此當檢測到輸出短路時，電路可以進入低功耗模式而無需為了確保啟動正常進入低頻工作狀態(tài)，所述低功耗模式是指停止向LED供電并關(guān)斷LED驅(qū)動芯片中的振蕩器模塊、脈沖寬度調(diào)制模塊和退磁時間檢測模塊的使能端，使芯片的電源進入過壓鉗位狀態(tài)，從而進一步降低了電路在輸出短路時的功耗，并且不會產(chǎn)生低頻工作狀態(tài)下的噪聲污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路的原理框圖；
[0031]圖2是本發(fā)明的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路的原理框圖；
[0032]圖3是本發(fā)明的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4是在LED驅(qū)動芯片輸出短路時，芯片輸出的門控脈沖信號、退磁時間檢測信號、與最大退磁時間信號的對照波形圖；
[0034]圖5是本發(fā)明中最大退磁時間Tdmax的設(shè)定范圍的不意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面根據(jù)附圖，給出本發(fā)明的較佳實施例，并予以詳細描述，使能更好地理解本發(fā)明的功能、特點。
[0036]如圖2和3所示，本發(fā)明的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，其中，該LED驅(qū)動芯片包括振蕩器模塊316、脈沖寬度調(diào)制模塊317、退磁時間檢測模塊318、VCC欠壓保護模塊(未示出)、基準電路模塊(未示出)和維持邏輯的內(nèi)部電源模塊(未示出)，該檢測保護電路包括:依次連接的最大退磁時間產(chǎn)生模塊201、比較模塊202、連續(xù)計數(shù)器203、邏輯觸發(fā)器204和低功耗短路保護模塊205，其中，[0037]最大退磁時間產(chǎn)生模塊201用于預設(shè)最大退磁時間Tdmax ；比較模塊202用于比較退磁時間檢測模塊318所輸出的LED驅(qū)動芯片的交流轉(zhuǎn)直流電源中非隔離模式原邊電感或不帶輔助繞組情況時的電感的退磁時間TcU或者是隔離模式副邊電感的退磁時間Td與上述預設(shè)的最大退磁時間Tdmax之間的大小關(guān)系；連續(xù)計數(shù)器203用于接收比較模塊202輸出的比較結(jié)果，當電感的退磁時間Td大于預設(shè)的最大退磁時間Tdmax時，該連續(xù)計數(shù)器203計數(shù)加1，當該連續(xù)計數(shù)器203連續(xù)計數(shù)(連續(xù)計數(shù)是指在各連續(xù)的周期內(nèi)均計數(shù)一次)達到預設(shè)閾值m (m為自然數(shù))時，則判斷為輸出短路并輸出LED短路信號，該連續(xù)計數(shù)器203與上述的比較模塊202共同組成了本發(fā)明的最關(guān)鍵部分——輸出短路檢測功能模塊；邏輯觸發(fā)器204用于接收連續(xù)計數(shù)器203輸出的LED短路信號，并根據(jù)該LED短路信號輸出相應(yīng)的邏輯信號，以觸發(fā)低功耗短路保護模塊205啟低功耗短路保護功能；低功耗短路保護模塊205包括與LED驅(qū)動芯片的電源(即VCC)連接的過壓鉗位單元，當輸出短路時，該低功耗短路保護模塊205 —方面根據(jù)上述LED短路信號停止向LED供電，另一方面根據(jù)上述邏輯信號關(guān)斷LED驅(qū)動芯片中的振蕩器模塊316、脈沖寬度調(diào)制模塊317和退磁時間檢測模塊318的使能端，但保持上述過壓鉗位單元、VCC欠壓保護模塊、基準電路模塊和維持邏輯的內(nèi)部電源模塊正常工作，此時顯然供電電源輸出至LED驅(qū)動芯片VCC的電壓將超過芯片耗電，從而使得VCC逐漸升高并進入VCC過壓鉗位狀態(tài)，直到切斷供電電源。
[0038]本發(fā)明的電路還可以包括與連續(xù)計數(shù)器203連接的計數(shù)設(shè)置模塊，以設(shè)置連續(xù)計數(shù)器203計數(shù)所需達到的閾值m ;顯然，計數(shù)設(shè)置模塊可與連續(xù)計數(shù)器203集成在一起。此夕卜，最大退磁時間產(chǎn)生模塊201與比較模塊202也可集成在一起。
[0039]下面介紹本發(fā)明的電路的工作原理和方法:
[0040]眾所周知，電路以低頻啟動時輸出電壓幾乎為零，此時退磁時間Td同樣比用于檢測輸出短路的最大退磁時間Tdmax長，因而如果檢測次數(shù)過少，則電路可能誤判斷輸出短路，使得系統(tǒng)在啟動時誤進入輸出短路保護狀態(tài)。而又根據(jù)前述分析可知，本發(fā)明的輸出短路保護狀態(tài)并不是進入低頻模式，而是進入低功耗輸出短路保護模式，在低功耗輸出短路保護模式下，關(guān)斷輸出至LED的電壓以及關(guān)斷LED驅(qū)動芯片中的振蕩器模塊316、脈沖寬度調(diào)制模塊317和退磁時間檢測模塊318的使能端，但保持上述過壓鉗位單元、VCC欠壓保護模塊、基準電路模塊和維持邏輯的內(nèi)部電源模塊正常工作，因此如果系統(tǒng)在啟動時誤進入輸出短路保護狀態(tài)則無法正常啟動?？梢姡瑢崿F(xiàn)本發(fā)明的低功耗輸出短路保護的一個關(guān)鍵任務(wù)是將系統(tǒng)啟動狀態(tài)與輸出短路狀態(tài)兩種情況區(qū)分開來，以使電路能夠同時實現(xiàn)系統(tǒng)正常啟動和低功耗輸出短路保護兩種功能。
[0041]為了確保上述兩種功能兼得，本發(fā)明通過比較模塊202逐周期地比較退磁時間Td與最大退磁時間產(chǎn)生模塊201產(chǎn)生的Tdmax的大小關(guān)系，并將各連續(xù)周期的比較結(jié)果傳輸至連續(xù)計數(shù)器203，當Td大于Tdmax時，連續(xù)計數(shù)器203計數(shù)加1，如果連續(xù)計數(shù)器203連續(xù)計數(shù)達到預設(shè)值m (例如5或8)時，則判斷為LED輸出短路；然而，如果在連續(xù)計數(shù)器203連續(xù)計數(shù)到m次之前的某一周期中Td小于或等于Tdmax，則連續(xù)計數(shù)器203計數(shù)將清零，并在下一周期重新計數(shù)，直至連續(xù)計數(shù)m次后，向邏輯觸發(fā)器204發(fā)送LED短路信號。
[0042]可見，本發(fā)明的檢測保護電路的關(guān)鍵之一在于預設(shè)的閾值m應(yīng)大于LED驅(qū)動芯片啟動所需的最多周期次數(shù)，若連續(xù)計數(shù)器203連續(xù)計數(shù)到閾值m，則說明LED已短路，而非LED驅(qū)動芯片啟動所引起的誤檢測，因為經(jīng)過m個周期LED驅(qū)動芯片早已完成啟動過程，因此有效地避開了 LED驅(qū)動芯片啟動開始時輸出電壓幾乎為零所引起的輸出短路的誤檢測，從而使LED驅(qū)動芯片能正常啟動。
[0043]邏輯觸發(fā)器204在接收到LED短路信號后，輸出相應(yīng)的邏輯信號，以使低功耗短路保護模塊205控制LED驅(qū)動芯片進入上述低功耗短路保護狀態(tài)，直到切斷供電電源再次供電，否則芯片不會重新正常工作。可見，本發(fā)明的低功耗輸出短路保護模式的功耗遠小于傳統(tǒng)的以低頻工作的輸出短路保護功耗，不僅節(jié)能環(huán)保，且無低頻造成的刺耳噪聲。
[0044]從上述分析可知，本發(fā)明能夠同時實現(xiàn)系統(tǒng)正常啟動和低功耗輸出短路保護兩種功能。
[0045]圖3示出了本發(fā)明的電路的具體結(jié)構(gòu):
[0046]如圖所示，最大退磁時間產(chǎn)生模塊201包括電流源301、電容器302、第一開關(guān)管303以及兩個串聯(lián)的反相器304，其中，第一開關(guān)管303的柵極接收LED驅(qū)動芯片輸出的門控脈沖信號(即圖中的GATE信號，其與功率管309的柵極控制信號同步)，源極接地，漏極連接至一個反相器304的輸入端，另一個反相器304的輸出端與比較模塊202連接；電流源301和電容器302依次串聯(lián)在內(nèi)部電源與第一開關(guān)管漏極、第一開關(guān)管漏極與地之間，且該電流源301的輸出端還連接在一個反相器304的輸入端；
[0047]比較模塊202包括:相連的與門305和鎖存器306，其中，與門305的一個輸入端與另一個反相器304的輸出端連接，另一個輸入端接收退磁時間檢測信號，其輸出端與鎖存器306的一個輸入端連接；鎖存器306的另一個輸入端接收上述門控脈沖信號,輸出端與連續(xù)計數(shù)器連接；
[0048]連續(xù)計數(shù)器203包括:相連的計數(shù)及判斷單元307和計數(shù)清零單元308，其中，計數(shù)及判斷單元307和計數(shù)清零單元308分別與鎖存器306的輸出端連接，且計數(shù)清零單元308還接收LED驅(qū)動芯片輸出的門控脈沖信號；
[0049]邏輯觸發(fā)器204與連續(xù)計數(shù)器中的計數(shù)及判斷單元307連接，以接收其輸出的LED短路信號并根據(jù)LED短路信號輸出相應(yīng)的邏輯信號；
[0050]低功耗短路保護模塊205 —方面根據(jù)連續(xù)計數(shù)器203輸出的LED短路信號關(guān)斷LED驅(qū)動芯片中的振蕩器模塊316、脈沖寬度調(diào)制模塊317和退磁時間檢測模塊318的使能端，另一方面根據(jù)邏輯觸發(fā)器204輸出的邏輯信號關(guān)斷連接在LED驅(qū)動芯片的SW端與CS采樣端之間的功率管309，從而關(guān)斷了輸出至LED的電源。
[0051 ] 此處，如圖所示，低功耗短路保護模塊205還包括一連接在LED驅(qū)動芯片的VCC端的過壓鉗位單元，該過壓鉗位單元包括:依次串聯(lián)在所述LED驅(qū)動芯片的電源VCC端與地之間的P型場效應(yīng)管311、第一分壓電阻312和第二分壓電阻313 ；電壓比較器314，其一輸入端連接在所述第一分壓電阻和第二分壓電阻之間，另一輸入端接收一基準電壓信號；第二開關(guān)管315，其柵極連接至電壓比較器314的輸出端，源極接地，漏極通過一限流電阻316與LED驅(qū)動芯片的電源VCC端連接。
[0052]下面結(jié)合圖4-圖5，對本實施例中上述具體電路的工作原理進行詳細描述。
[0053]圖4為圖3實施例在輸出短路時的第一開關(guān)管303的柵極信號、退磁時間檢測信號Td和最大退磁時間Tdmax信號的波形。其中，Td信號高電平時間為電感退磁時間,Td信號低電平表不退磁結(jié)束，門控脈沖GATE信號高電平表不第一開關(guān)管303開啟，同時也表不功率管309開啟。[0054]如圖3所示，功率管309柵極控制信號與第一開關(guān)管303柵極的門控脈沖信號(GATE)同步，因此GATE為高電平也代表功率管309開啟。GATE信號為高時，第一開關(guān)管303開啟，將電容器302上電壓迅速拉低，最大退磁時間產(chǎn)生模塊201輸出為低，當GATE信號跳變?yōu)榈秃?，最大退磁時間產(chǎn)生模塊201輸出不會馬上變?yōu)楦撸娏髟?01給電容器302充電至電容電壓達到反相器304的低閾值電壓Vth才將高電平傳送到最大退磁時間產(chǎn)生模塊201輸出端，因此得到最大退磁時間為圖4所示Tdmax，此時間根據(jù)電容充電公式Rt=OV設(shè)置。由于退磁信號Td=I在功率管309關(guān)斷時產(chǎn)生，為防止發(fā)生競爭冒險，使Tdmax信號在功率管309開啟時為低，本發(fā)明中所述的Tdmax大小設(shè)置實際是從功率管柵極關(guān)斷時計算。
[0055]本發(fā)明的檢測過程如下:與門305會在Toff時間內(nèi)檢測Td與Tdmax的大小關(guān)系，若Td大于Tdmax，則情況如圖4所示，與門305會在Toff時間內(nèi)產(chǎn)生一個高脈沖，鎖存器306輸出變高，計數(shù)清零模塊308會在Toff時間內(nèi)檢測鎖存器306輸出是否會變高，若變高則連續(xù)計數(shù)器307加1，否則計數(shù)清零單元308將連續(xù)計數(shù)器307清零，則連續(xù)計數(shù)器203清零后下一周期重新計數(shù)。每周期Ton時間所述門控脈沖信號GATE會將鎖存器306輸出重新置0，若Td在某一周期小于Tdmax，與門305在Toff時間內(nèi)不會產(chǎn)生上述高脈沖，鎖存器306輸出端在此Toff時間內(nèi)不會被置1，計數(shù)清零單元308在每個Toff時間內(nèi)檢測鎖存器306是否被置1，此時檢測到Toff時間內(nèi)鎖存器306沒有被置1，計數(shù)清零單元308將計數(shù)清零。當計數(shù)模塊203連續(xù)計數(shù)m次后，輸出LED短路信號傳送給邏輯觸發(fā)器204。
[0056]本發(fā)明的保護過程如下:邏輯觸發(fā)器204產(chǎn)生邏輯信號關(guān)斷功率管309，同時連續(xù)計數(shù)器203輸出的LED短路信號關(guān)斷振蕩器模塊316、脈沖寬度調(diào)制模塊317和退磁時間檢測模塊318的使能端，此時功率管309無開關(guān)導通功耗，且LED輸出端無輸出功耗，芯片內(nèi)部僅VCC過壓鉗位模塊、VCC欠壓保護模塊、基準模塊及維持邏輯信號的內(nèi)部電源模塊有效，芯片功耗非常小，因此輸出短路保護處在一種無開關(guān)導通功耗、無輸出功耗、低芯片功耗的狀態(tài)，此時電源給芯片供電大于芯片自身耗電，VCC逐漸上升，使得反映VCC電壓情況的串聯(lián)的第一分壓電阻312和第二分壓電阻313產(chǎn)生的VCC分壓與基準電壓VREF通過電壓比較器314比較，電壓比較器314產(chǎn)生VCC過壓信號將第二開關(guān)管315開啟，將VCC電壓逐漸釋放，限流電阻316防止此支路電流過大，一旦分壓電阻312和313產(chǎn)生的VCC分壓小于VREF電壓時，電壓比較器314輸出關(guān)斷第二開關(guān)管315的信號，反復上述過程即VCC電壓被鉗位住，進入VCC過壓鉗位狀態(tài)，直到切斷電源再重新供電。
[0057]除連續(xù)計數(shù)達到的預設(shè)次數(shù)至少為滿足系統(tǒng)啟動所需的最大的次數(shù)之外，檢測電路設(shè)計的另一關(guān)鍵參數(shù)為最大退磁時間Tdmax。為了在每個周期都能比較電感退磁時間Td和最大退磁時間Tdmax，因此最大退磁時間Tdmax應(yīng)小于LED驅(qū)動芯片啟動時的低頻門控脈沖信號的負脈沖寬度(即GATE信號的Toff時間)，如圖5所示，低頻情況時的最大退磁時間Tdmax與Toff以及實際LED輸出短路的退磁時間Td均有關(guān)，具體來說，最大退磁時間Tdmax是考慮LED驅(qū)動芯片啟動時的低頻門控脈沖信號的Toff時間與實際LED輸出短路的退磁時間Td的折中值，其原因在于，最大退磁時間Tdmax應(yīng)是一個遠大于芯片正常工作時的退磁時間的較大值，但實際LED輸出短路時存在導線電阻，因此實際LED輸出短路的退磁時間Td并非無限長，而是應(yīng)該小于LED驅(qū)動芯片啟動時的低頻工作時間Toff且盡量靠近該時間Toff，該低頻工作時間Toff不宜過大，否則芯片啟動會過慢(交流轉(zhuǎn)直流啟動時間通常在200?300ms)，此外，若最大退磁時間Tdmax設(shè)置得過大，則無法檢測到LED輸出短路；若最大退磁時間Tdmax設(shè)置得過小，則電路會在非短路情況下誤認為LED輸出短路，因此，需要折中考慮這幾點來設(shè)置最大退磁時間。
[0058]綜上，本發(fā)明的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測和保護電路及其方法不僅能改善輸出短路功耗情況，使LED輸出短路時，芯片的工作頻率不是其啟動的低頻，而是處在一種無開關(guān)導通功耗、無輸出功耗、低芯片功耗的狀態(tài)，還能避免芯片啟動時由于輸出幾乎為零而誤檢測判斷為輸出短路的情況，同時還能消除低頻產(chǎn)生的刺耳噪聲。
[0059]以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實施例還可以做出各種變化，任何依據(jù)本發(fā)明構(gòu)思范圍進行的，包括隔離系統(tǒng)、非隔離系統(tǒng)、源級驅(qū)動系統(tǒng)、帶輔助繞組系統(tǒng)、恒流系統(tǒng)等各種LED驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)用，對電路的局部構(gòu)造的變更、在本發(fā)明提供構(gòu)思下對電路實現(xiàn)方法的變更，對各種信號電平的變型，以及其它非實質(zhì)性的替換、修改或修飾等，均屬于本發(fā)明保護范圍之內(nèi)，即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護范圍。本發(fā)明未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，其連接在LED驅(qū)動芯片與LED之間，其中，所述LED驅(qū)動芯片包括一振蕩器模塊、一退磁時間檢測模塊以及一脈沖寬度調(diào)制模塊，其特征在于，所述檢測保護電路包括: 比較模塊，其在連續(xù)周期內(nèi)連續(xù)接收所述退磁時間檢測模塊輸出的退磁時間檢測信號，并比較該退磁時間與預設(shè)的最大退磁時間之間的大小關(guān)系，并輸出相應(yīng)的比較結(jié)果，其中，所述最大退磁時間大于所述LED驅(qū)動芯片正常工作時的退磁時間，且小于所述LED驅(qū)動芯片啟動時輸出的低頻門控脈沖信號的負脈沖持續(xù)時間； 與所述比較模塊連接的連續(xù)計數(shù)器，其接收所述比較結(jié)果，當該比較結(jié)果表示所述LED驅(qū)動芯片輸出的退磁時間大于預設(shè)的所述最大退磁時間時，則該連續(xù)計數(shù)器計數(shù)加1，否則計數(shù)清零，直至該連續(xù)計數(shù)器連續(xù)計數(shù)達到預設(shè)的閾值時輸出LED短路信號，其中所述閾值大于所述LED驅(qū)動芯片啟動所需的最多周期次數(shù)； 與所述連續(xù)計數(shù)器連接的邏輯觸發(fā)器，其根據(jù)所述LED短路信號輸出相應(yīng)的邏輯信號；以及 與所述連續(xù)計數(shù)器和所述邏輯觸發(fā)器連接的低功耗短路保護模塊，其一方面根據(jù)所述邏輯信號停止向所述LED供電，另一方面根據(jù)所述LED短路信號關(guān)斷所述振蕩器模塊、所述退磁時間檢測模塊以及所述脈沖寬度調(diào)制模塊的使能端，以使所述LED驅(qū)動芯片進入電源過壓鉗位狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，其特征在于，所述電路還包括與所述比較模塊連接并用于設(shè)置所述最大退磁時間的最大退磁時間產(chǎn)生模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，其特征在于，所述最大退磁時間產(chǎn)生模塊包括:電流源、電容器、第一開關(guān)管以及兩個串聯(lián)的反相器，其中，所述第一開關(guān)管的柵極接收所述LED驅(qū)動芯片輸出的門控脈沖信號，源極接地，漏極連接至一個所述反相器的輸入端，另一個所述反相器的輸出端與所述比較模塊連接；所述電流源和電容器依次串聯(lián)在內(nèi)部電源與第一開關(guān)管漏極、第一開關(guān)管漏極與地之間，且該電流源的輸出端還連接在一個所述反相器的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，其特征在于，所述比較模塊包括:相連的與門和鎖存器，其中，所述與門的一個輸入端與另一個所述反相器的輸出端連接，另一個輸入端接收所述退磁時間檢測信號，其輸出端與所述鎖存器的一個輸入端連接；所述鎖存器的另一個輸入端接收所述門控脈沖信號，輸出端與所述連續(xù)計數(shù)器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，其特征在于，所述連續(xù)計數(shù)器包括:相連的一計數(shù)及判斷單元和一計數(shù)清零單元，其中，所述計數(shù)及判斷單元和計數(shù)清零單元分別與所述鎖存器的輸出端連接，且所述計數(shù)清零單元還接收所述門控脈沖信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，其特征在于，所述邏輯觸發(fā)器與所述連續(xù)計數(shù)器中的計數(shù)及判斷單元連接，以接收其輸出的所述LED短路信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，其特征在于，所述低功耗短路保護模塊包括連接至所述LED驅(qū)動芯片的電源的過壓鉗位單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，其特征在于，所述過壓鉗位單元包括: 依次串聯(lián)在所述LED驅(qū)動芯片的電源與地之間的場效應(yīng)管、第一分壓電阻和第二分壓電阻； 電壓比較器，其一輸入端連接在所述第一分壓電阻和第二分壓電阻之間，另一輸入端接收一基準電壓信號； 第二開關(guān)管，其柵極連接至所述電壓比較器的輸出端，源極接地，漏極通過一限流電阻與所述LED驅(qū)動芯片的電源連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護電路，其特征在于，所述電路還包括與所述連續(xù)計數(shù)器連接并用于設(shè)置所述閾值的計數(shù)設(shè)置模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED驅(qū)動芯片LED短路的檢測和保護電路，其特征在于，所述計數(shù)設(shè)置模塊與所述連續(xù)計數(shù)器集成在一起。
11.一種基于權(quán)利要求1-10中任何一項所述的檢測保護電路實現(xiàn)LED驅(qū)動芯片輸出短路的檢測保護方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟1，在連續(xù)周期內(nèi)連續(xù)比較LED驅(qū)動芯片輸出的退磁時間與預設(shè)的最大退磁時間之間的大小關(guān)系，其中，所述最大退磁時間大于所述LED驅(qū)動芯片正常工作時的退磁時間，且小于所述LED驅(qū)動芯片啟動時輸出的低頻門控脈沖信號的負脈沖持續(xù)時間； 步驟2，根據(jù)所述步驟I得到的比較結(jié)果進行計數(shù)，當所述退磁時間大于預設(shè)的最大退磁時間時，則計數(shù)加1，否則計`數(shù)清零，直至連續(xù)計數(shù)達到預設(shè)的閾值時，判斷為輸出短路，并執(zhí)行步驟3，其中，所述閾值大于所述LED驅(qū)動芯片啟動所需的最多周期次數(shù)； 所述步驟3，停止向所述LED供電，并關(guān)斷所述振蕩器模塊、所述退磁時間檢測模塊以及所述脈沖寬度調(diào)制模塊的使能端，以使所述LED驅(qū)動芯片的進入電源過壓鉗位狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的實現(xiàn)LED驅(qū)動芯片LED短路的檢測和保護方法，其特征在于，所述步驟SI通過所述比較模塊實現(xiàn)；所述步驟S2通過所述連續(xù)計數(shù)器實現(xiàn)；所述步驟S3通過所述邏輯觸發(fā)器和低功耗短路保護模塊實現(xiàn)。
【文檔編號】H05B37/03GK103634997SQ201310683370
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】張良, 羅立權(quán), 羅杰, 田楠, 相琛 申請人:燦瑞半導體(上海)有限公司