LED電源的幾種保護(hù)電路

1. 直通保護(hù)電路

　　半橋和全橋是開關(guān)電源常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，“直通”對(duì)其有很大的威脅，直通是同一橋臂兩只晶體管在同一時(shí)間內(nèi)同時(shí)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(guò)大的直通電流會(huì)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(cè)到并立即關(guān)斷驅(qū)動(dòng)，以避免開關(guān)器件的PN結(jié)積累過(guò)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(jì)了一種針對(duì)全橋和半橋的直通檢測(cè)、保護(hù)電路。

　　CD4528含兩個(gè)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?jī)蓚€(gè)獨(dú)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(shí)，A端輸入的上升沿觸發(fā)才會(huì)有效。

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

　　主電路中的左右橋臂對(duì)稱，就左橋臂的直通保護(hù)進(jìn)行分析。正常狀態(tài)下，當(dāng)Q1、Q4導(dǎo)通時(shí)，PWM1為高電平，PWM2為低電平，3腳高電平輸入有效，A點(diǎn)和D點(diǎn)沒(méi)有電流流過(guò)，不會(huì)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)；雖然B點(diǎn)和C點(diǎn)采到了正常輸出的上升沿信號(hào)，但是13腳低電平時(shí)輸入無(wú)效，所以不會(huì)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)，沒(méi)有保護(hù)信號(hào)輸出；而在直通時(shí)，Q3由于某種原因誤導(dǎo)通了，A點(diǎn)將檢測(cè)到很大的電流上升率并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；此時(shí)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(hù)信號(hào)送到PWM 芯片的shutdow n 端，封鎖PWM 脈沖輸出。

　　2 過(guò)流保護(hù)電路

　　當(dāng)出現(xiàn)負(fù)載短路、過(guò)載或者控制電路失效等意外情況時(shí)，會(huì)引起流過(guò)開關(guān)管的電流過(guò)大，使管子功耗增大、發(fā)熱，若沒(méi)有過(guò)流保護(hù)裝置，大功率開關(guān)管就可能損壞； 調(diào)節(jié)電路失效還可能導(dǎo)致LED過(guò)流損壞。 過(guò)流保護(hù)一般通過(guò)取樣電阻或霍爾傳感器等來(lái)檢測(cè)、比較，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)，但它們都有體積大和成本高的缺點(diǎn)。

　　這里采用如圖4的方法，在正激變換器扼流圈放置相同匝數(shù)的線徑較細(xì)的線圈。 這兩個(gè)繞組是磁平衡的，它們之間本應(yīng)沒(méi)有電壓差。 但是主繞組有直流電阻，大電流時(shí)產(chǎn)生了微小的電壓差，該電壓差由負(fù)載電流決定。這個(gè)微小的電壓差被運(yùn)放檢測(cè)，并且通過(guò)調(diào)節(jié)Rx可以設(shè)置電流限制。該電路的缺點(diǎn)是電流限制不是很精細(xì)的，這是因?yàn)殂~電阻在溫度每上升10℃時(shí)增加4%.但是這個(gè)電路依然可以滿足我們的設(shè)計(jì)要求。

　　3.開、關(guān)機(jī)電流過(guò)沖保護(hù)電路

　　穩(wěn)流型開關(guān)電源在開機(jī)和關(guān)機(jī)時(shí)容易造成電流過(guò)沖，LED之類的負(fù)載對(duì)ms級(jí)的電流過(guò)沖都是不允許的，瞬間大電流的沖擊有可能損壞LED器件，因此必須嚴(yán)格防止電流過(guò)沖。

　　3.1開機(jī)電流過(guò)沖保護(hù)

　　開機(jī)時(shí)，由于電源濾波電容大，以及各延遲環(huán)節(jié)使得電流采樣反饋值與給定值在調(diào)節(jié)器輸入端不同，這會(huì)使得負(fù)載電流上升過(guò)沖，實(shí)測(cè)過(guò)沖波形如圖5所示。 為了解決這一問(wèn)題，可以將調(diào)節(jié)器給定端RC 的值適當(dāng)加大，調(diào)節(jié)以后的開機(jī)電流沒(méi)有發(fā)生過(guò)沖，波形如圖6.