保護(hù)LED電源電路的若干方法介紹

　　3.2 關(guān)機(jī)電流過沖保護(hù)

　　在我們?cè)O(shè)計(jì)的30A/20V開關(guān)型穩(wěn)流電源中，采用控制電路單獨(dú)供電。主電路的濾波電容在工作時(shí)存儲(chǔ)了大量的電能，切斷總電源后，其中存儲(chǔ)的電荷持續(xù)數(shù)秒才能放完。 所以關(guān)機(jī)后單獨(dú)供電的采樣電路先關(guān)而主電路延遲關(guān)閉。調(diào)節(jié)器的給定輸入端由主電路供電，即關(guān)機(jī)后調(diào)節(jié)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(dǎo)致了關(guān)機(jī)時(shí)負(fù)載電流的嚴(yán)重過沖，過沖時(shí)的電流波形如圖7所示。

　　圖8 為關(guān)機(jī)電流過沖保護(hù)電路，該電路能在3ms內(nèi)迅速檢測(cè)出交流電源是否關(guān)閉，并且在電源關(guān)閉后強(qiáng)行將調(diào)節(jié)器給定輸入端的電壓拉低，防止電流過沖，具體動(dòng)作過程如下。

　　光耦U1、U 2 隨被測(cè)電源的正負(fù)半周交替導(dǎo)通，當(dāng)A 點(diǎn)交流電壓大于光耦中發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓Von時(shí)，光耦開啟，C3通過光耦中三極管放電，使B 點(diǎn)的電壓達(dá)不到場(chǎng)效應(yīng)管的開啟電壓； 當(dāng)交流電壓小于Von時(shí)，光耦不導(dǎo)通，C3充電，B點(diǎn)的電壓增加，此時(shí)應(yīng)使C3的電壓上升到場(chǎng)效應(yīng)管閾值的時(shí)間大于光耦關(guān)閉的時(shí)間，以保證Q2不導(dǎo)通。 在t1時(shí)刻交流電源斷開，光耦輸出呈高阻態(tài)，C2中存儲(chǔ)的電荷經(jīng)R1向C3充電，C3上的電壓迅速增加，當(dāng)B點(diǎn)電壓大于場(chǎng)效應(yīng)管的開啟電壓時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Q2導(dǎo)通，導(dǎo)通后可迅速將Vs 拉低，圖8中Vs是調(diào)節(jié)器的給定輸入端電壓。 關(guān)機(jī)瞬間負(fù)載電流和圖8中B點(diǎn)的波形如圖9。改變R1和R4的參數(shù)，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(zhǎng)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(shè)置合理的參數(shù)，便可保證在主電路電源沒有完全關(guān)閉的情況下，Q2一直導(dǎo)通，即誤差放大器的給定輸入端一直為零，避免了電流過沖。

　　4 過壓保護(hù)電路

　　穩(wěn)流型電源若負(fù)載發(fā)生斷路，電流檢測(cè)電阻兩端的電壓下降到零，一旦給定值不為零，調(diào)節(jié)器會(huì)使得輸出電壓急劇飆升至最大值，這對(duì)負(fù)載連接接觸不良時(shí)是很危險(xiǎn)的。 對(duì)LED、半導(dǎo)體制冷等負(fù)載來說，過壓發(fā)生時(shí)，首要任務(wù)是保護(hù)負(fù)載，其次是保護(hù)開關(guān)功率管。

　　為解決以上問題，有兩種保護(hù)方法同時(shí)使用，一是放置雙向TVS來實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬間沖擊電壓的防護(hù)。

　　TVS是一種二極管形式的高效能保護(hù)器件。當(dāng)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(jí)的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗崭哌_(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線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(dāng)TVS未擊穿時(shí)，電阻上沒有電流，若發(fā)生過壓，TVS被擊穿，電阻上有電流流過，產(chǎn)生壓降，以此作為保護(hù)信號(hào)，送到PWM 芯片的shutdown 端，封鎖PWM脈沖輸出。 另外一種方法是當(dāng)負(fù)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(yùn)放同相輸入端提供固定的小電壓U+。R26為取樣的負(fù)載電流輸入，當(dāng)負(fù)載發(fā)生斷路時(shí)，運(yùn)放反相輸入端電壓U-=0, 因而U+>U-, 運(yùn)放輸出電壓為高電平，給出空載保護(hù)信號(hào)。 同時(shí)將時(shí)間常數(shù)R30×C15與電源給定的時(shí)間常數(shù)配合調(diào)節(jié)，使得空載保護(hù)不發(fā)生誤動(dòng)作。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　文中主要討論了LED電源的幾種保護(hù)方式，并介紹了一些具體電路。 對(duì)一個(gè)給定的直流開關(guān)電源來說，保護(hù)電路是否完善并按預(yù)定設(shè)置工作，對(duì)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(hù)方式加以組合來構(gòu)成完善的保護(hù)系統(tǒng)，確保直流開關(guān)電源的正常工作。 我們將這些措施實(shí)際用于驅(qū)動(dòng)LED負(fù)載，工作安全可靠。