保護(hù)LED電源電路的若干方法介紹

　引言

　　近年來(lái)，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(qiáng)、穩(wěn)定性高、響應(yīng)時(shí)間短、多色發(fā)光等的優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越廣泛地使用。 LED電源大都采用開(kāi)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(dòng) 。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(kāi)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(dòng)電源的可靠性影響了LED應(yīng)用產(chǎn)品的壽命，為了保護(hù)開(kāi)關(guān)電源自身和負(fù)載的安全，延長(zhǎng)使用壽命，必須設(shè)計(jì)安全可靠的保護(hù)電路。

　　1 直通保護(hù)電路

　　半橋和全橋是開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(jiàn)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(chēng)，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。