保護LED電源電路的若干方法介紹

　引言

　　近年來，隨著LED技術(shù)的日趨成熟，LED光源因其具有使用低壓電源、耗能少、適用性強、穩(wěn)定性高、響應(yīng)時間短、多色發(fā)光等的優(yōu)點被越來越廣泛地使用。 LED電源大都采用開關(guān)電源技術(shù)，輸出多為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源即恒流驅(qū)動 。根據(jù)LED的伏安特性，電壓的微小變化可導(dǎo)致電流的很大變化，有可能損壞LED, 且開關(guān)電源中控制電路比較復(fù)雜，晶體管和集成器件耐受電、熱沖擊的能力較差。因此驅(qū)動電源的可靠性影響了LED應(yīng)用產(chǎn)品的壽命，為了保護開關(guān)電源自身和負載的安全，延長使用壽命，必須設(shè)計安全可靠的保護電路。

　　1 直通保護電路

　　半橋和全橋是開關(guān)電源常用的拓撲結(jié)構(gòu)，“直通”對其有很大的威脅，直通是同一橋臂兩只晶體管在同一時間內(nèi)同時導(dǎo)通的現(xiàn)象。 在換流期，開關(guān)電源易受干擾而造成直通，過大的直通電流會損壞用于逆變的電力電子器件。一旦出現(xiàn)直通現(xiàn)象，須盡快檢測到并立即關(guān)斷驅(qū)動，以避免開關(guān)器件的PN 結(jié)積累過大的熱量而燒壞。這里利用雙單穩(wěn)態(tài)集成觸發(fā)器CD4528設(shè)計了一種針對全橋和半橋的直通檢測、保護電路。

　　CD4528含兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其真值表如圖1。芯片3腳與13腳分別為其內(nèi)部兩個獨立單穩(wěn)態(tài)電路的Clear 端，5腳和11腳為單穩(wěn)態(tài)的B輸入端，4腳與12腳為單穩(wěn)態(tài)的A輸入端。B端接高電平，只有當(dāng)Clear端為高電平時，A端輸入的上升沿觸發(fā)才會有效。

　　PWM1與PWM2為PWM芯片輸出的兩路互補脈沖信號，主電路（ 見圖2）中Q1、Q4的驅(qū)動與圖3中PWM1同步，Q2、Q3的驅(qū)動與PWM2同步。 在A、B、C和D4點進行電流上升率采樣然后轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，并分別給圖3中的直通信號1與直通信號2。

　　主電路中的左右橋臂對稱，就左橋臂的直通保護進行分析。 正常狀態(tài)下，當(dāng)Q1、Q4導(dǎo)通時，PWM1為高電平，PWM2為低電平，3腳高電平輸入有效，A點和D點沒有電流流過，不會觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)；雖然B點和C點采到了正常輸出的上升沿信號，但是13 腳低電平時輸入無效，所以不會觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)，沒有保護信號輸出； 而在直通時，Q3由于某種原因誤導(dǎo)通了，A點將檢測到很大的電流上升率并轉(zhuǎn)換為電壓信號； 此時PWM1為高電平，圖3中左邊的單穩(wěn)態(tài)被觸發(fā)產(chǎn)生保護信號送到PWM 芯片的shutdow n 端，封鎖PWM 脈沖輸出。