一種LED電源的直通保護(hù)電路
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現(xiàn)在大街上隨處可見的LED顯示屏,還有裝飾用的LED彩燈以及LED車燈,處處可見LED燈的身影,LED已經(jīng)融入到生活中的每一個角落。在LED電源的研發(fā)和設(shè)計(jì)過程中,工程師需要從多個方面入手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和測試調(diào)整,其中LED電源直通保護(hù)電路的設(shè)計(jì)尤其是重要的一環(huán)。
在這里案例中,我們以30A、20V開關(guān)型的LED電源為例進(jìn)行說明。在這種開關(guān)電源的設(shè)計(jì)中,半橋和全橋是都是非常常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),“直通”對其有很大的威脅。這里所講到的直通,指的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LED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。因此,為了避免出現(xiàn)電源運(yùn)行時(shí)的直通問題,我們利用雙單穩(wěn)態(tài)集成觸發(fā)器CD4528設(shè)計(jì)了一種針對全橋和半橋的直通檢測、保護(hù)電路。
圖1 CD4528真值表
雙單穩(wěn)態(tài)集成觸發(fā)器CD4528是本次所設(shè)計(jì)的直通保護(hù)電路的核心,這種集成觸發(fā)器最大的特點(diǎn)是含兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,其真值表如圖1所示。CD4528的芯片3腳與13腳分別為其內(nèi)部兩個獨(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)才會有效。
在本次所設(shè)計(jì)的LED直通保護(hù)電路中,我們使用PWM1與PWM2作為PWM芯片輸出的兩路互補(bǔ)脈沖信號,所設(shè)計(jì)的主電路圖如下圖圖2所示。在主電路圖中我們可以看到,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(diǎn)進(jìn)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。
在LED電源直通保護(hù)電路的設(shè)計(jì)中,該保護(hù)電路的原理圖如上圖中圖3所示。從圖3中我們可以看到,主電路中的左右橋臂對稱,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)沒有電流流過,不會觸發(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,但是13腳低電平時(shí)輸入無效,所以不會觸發(fā)單穩(wěn)態(tài),沒有保護(hù)信號輸出。而在直通時(shí),Q3由于某種原因誤導(dǎo)通了,A點(diǎn)將檢測到很大的電流上升率并轉(zhuǎn)換為電壓信號。
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)信號送到PWM芯片的shutdown端,封鎖PWM脈沖輸出。以上就是LED技術(shù)的相關(guān)知識,相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,未來的LED燈回越來越高效,使用壽命也會由很大的提升,為我們帶來更大便利。