一種基于負溫度系數(shù)熱敏電阻的led 過流保護電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于負溫度系數(shù)熱敏電阻的LED過流保護電路，該過流保護電路安裝在燈條上，包括：基準電壓產(chǎn)生電路、電流采樣電路、比較和放大電路、驅(qū)動電路、調(diào)整電路和LED燈串；其中，比較和放大電路分別與基準電壓產(chǎn)生電路、電流采樣電路和驅(qū)動電路連接；調(diào)整電路分別與驅(qū)動電路、電流采樣電路連接；基準電壓產(chǎn)生電路包括：負溫度系數(shù)熱敏電阻、濾波電容、第一電阻；第一電阻的一端與外部芯片的脈沖寬度調(diào)制輸出端連接，第一電阻的另一端與負溫度系數(shù)熱敏電阻的一端連接；負溫度系數(shù)熱敏電阻的另一端與信號地連接；濾波電容與負溫度系數(shù)熱敏電阻并聯(lián)連接。采用本技術(shù)方案能提高LED過流保護和過溫保護的可靠性。
【專利說明】一種基于負溫度系數(shù)熱敏電阻的LED過流保護電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于負溫度系數(shù)熱敏電阻的led過 流保護電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 在LED電路中，需要對LED燈串設計不同的保護電路，以避免在發(fā)生短路、開路或 其他故障時損壞LED燈串。現(xiàn)有的保護電路中都是檢測LED的開路或短路，無法保護LED 電流過大的問題。如果電流持續(xù)過大，LED照常發(fā)光,而由于LED的壓降是固定的，一般的 開短路保護電路不會啟動，從而造成工作時間過長而發(fā)熱損耗LED。而現(xiàn)有的過溫保護電路 使用的都是溫度傳感器進行保護，電路設計復雜，由于溫度傳感器與熱源有一定的距離，容 易造成誤差，穩(wěn)定性與可靠性較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實施例提出一種基于負溫度系數(shù)熱敏電阻的LED過流保護電路，采用本技 術(shù)方案能提高LED過流保護和過溫保護的可靠性。
[0004] 本發(fā)明實施例提供一種基于負溫度系數(shù)熱敏電阻的LED過流保護電路，所述過流 保護電路安裝在燈條上，所述過流保護電路包括：基準電壓產(chǎn)生電路、電流采樣電路、比較 和放大電路、驅(qū)動電路、調(diào)整電路和LH)燈串；其中，所述比較和放大電路分別與基準電壓 產(chǎn)生電路、電流采樣電路和驅(qū)動電路連接；所述調(diào)整電路分別與驅(qū)動電路、電流采樣電路連 接；所述LED燈串與調(diào)整電路連接；基準電壓產(chǎn)生電路包括：負溫度系數(shù)熱敏電阻、濾波電 容、第一電阻；所述第一電阻的一端與外部芯片的脈沖寬度調(diào)制輸出端連接，所述第一電阻 的另一端與所述負溫度系數(shù)熱敏電阻的一端連接；所述負溫度系數(shù)熱敏電阻的另一端與信 號地連接；所述濾波電容與所述負溫度系數(shù)熱敏電阻并聯(lián)連接。
[0005] 進一步的，所述基準電壓產(chǎn)生電路還包括：第二電阻；所述第二電阻與所述負溫 度系數(shù)熱敏電阻并聯(lián)連接。
[0006] 進一步的，所述電流采樣電路包括：由多個電阻并聯(lián)組成的采樣電阻和二極管； 所述采樣電阻與所述二極管并聯(lián)連接。
[0007] 進一步的，所述比較和放大電路包括：運算放大器、第三電阻、第四電阻、三極管； 其中，所述第三電阻連接在所述運算放大器的輸出端與所述三極管的基極之間；所述第四 電阻連接在所述三極管的基極與發(fā)射極之間；所述三極管的集電極與驅(qū)動電路連接，所述 三極管的發(fā)射極與信號地連接；所述運算放大器的同相輸入端與電流采樣電路連接，所述 運算放大器的反相輸入端與基準電壓產(chǎn)生電路連接。
[0008] 進一步的，所述比較和放大電路還包括：穩(wěn)壓電容，所述穩(wěn)壓電容連接在三極管的 集電極與信號地之間。
[0009] 進一步的，所述比較和放大電路還包括：第五電阻；其中，所述第五電阻連接在所 述穩(wěn)壓電容與所述三極管的集電極之間。
[0010] 進一步的，所述調(diào)整電路包括：調(diào)整管和第六電阻；其中，所述調(diào)整管包括：MOS管 或者三極管；當所述調(diào)整管為M0S管時，所述第六電阻連接在所述調(diào)整管的源極和柵極之 間，所述調(diào)整管的漏極與LH)燈串的負極連接；當所述調(diào)整管為三極管時，所述第六電阻連 接在所述調(diào)整管的基極和發(fā)射極之間，所述調(diào)整管的集電極與LEiD燈串的負極連接。
[0011] 進一步的，所述LH)燈串的正極與外部LED電源的輸入端連接。
[0012] 進一步的，所述驅(qū)動電路包括：由第七電阻和第八電阻并聯(lián)組成的驅(qū)動電阻；所 述驅(qū)動電阻的一端與外部電源連接，所述驅(qū)動電阻的另一端與分別與調(diào)整電路、比較和放 大電路連接。
[0013] 由上可見，實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：
[0014] 本發(fā)明實施例提供的一種基于負溫度系數(shù)熱敏電阻的LED過流保護電路，通過將 保護電路安裝在燈條上，使基準電壓產(chǎn)生電路中的負溫度系數(shù)熱敏電阻之間與發(fā)熱源相 接，能實時將LED溫度的改變轉(zhuǎn)換為電阻阻值的改變，向保護電路反饋。在LED開始工作時， 驅(qū)動電路將調(diào)整電路導通，使得LED燈串發(fā)光，工作電流流通電流采樣電路產(chǎn)生采樣電壓。 比較和放大電路對電流采樣電路的采樣電壓與基準電壓產(chǎn)生電路的電壓進行比較，并根據(jù) 比較結(jié)果對驅(qū)動電路產(chǎn)生的驅(qū)動電壓進行分壓，從而控制調(diào)整電路的驅(qū)動電壓，即控制了 流過LED燈串的電流，實現(xiàn)保護LED燈串的功能。譬如當電流持續(xù)過大造成LED發(fā)熱時，溫 度升高使得負溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值下降，使得基準電壓產(chǎn)生電路的基準電壓減小。這 時，采樣電壓大于基準電壓，比較和放大電路內(nèi)的三極管導通，從而拉低調(diào)整電路中的驅(qū)動 電壓，使得流過Lm)燈串的電流減小，從而實現(xiàn)對LED燈串的過流和過溫保護。
[0015] 相比于現(xiàn)有技術(shù)采用溫度傳感器對Lm)進行溫度檢測，本發(fā)明設置的負溫度系數(shù) 熱敏電阻直接安裝在燈條上，貼近發(fā)熱源，能根據(jù)溫度實時調(diào)節(jié)LED的電流，在過流保護和 過溫保護上更穩(wěn)定和可靠。
[0016] 進一步的，對負溫度系數(shù)熱敏電阻并聯(lián)一個普通電阻，使得負溫度系數(shù)熱敏電阻 更加準確的反映溫度的微小變化，進一步提高過流保護電路的可靠性和穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明提供的一種基于負溫度系數(shù)熱敏電阻的LED過流保護電路的電路結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明提供的過流保護電路的另一種可選電路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020] 參見圖1，是本發(fā)明提供的一種基于負溫度系數(shù)熱敏電阻的LED過流保護電路的 電路結(jié)構(gòu)示意圖，該過流保護電路安裝在燈條上，其主要包括：基準電壓電路101、電流采 樣電路102、比較和放大電路103、驅(qū)動電路104、調(diào)整電路105和LED燈串106。其中，比較 和放大電路1〇 3分別與基準電壓產(chǎn)生電路101、電流采樣電路102和驅(qū)動電路104連接；調(diào) 整電路105分別與驅(qū)動電路104、電流采樣電路1〇2連接；LED燈串106與調(diào)整電路105連 接。
[0021]在本實施例中，基準電壓產(chǎn)生電路皿包括負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC、濾波電容 CB4、第一電阻RB12。其中，如圖丨所示，第一電阻RB12的一端與外部芯片的脈沖寬度調(diào)制 輸出端PWM-REF連接，第一電阻 RB12的另一端與負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC的一端連接；負 溫度系數(shù)熱敏電阻NTC的另一端與信號地連接；濾波電容CB4與負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC 并聯(lián)連接。
[0022]作為本實施例的一種舉例，基準電壓產(chǎn)生電路中的負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC可以 但不限于采用正溫度熱敏電阻替換。
[0023]在本實施例中，外部芯片可以但不限于為電視機主芯片，脈沖寬度調(diào)制輸出端 PWM一REF向保護電路輸出一個可以調(diào)節(jié)占空比的3_ 3Vmax的方波信號，通過第一電阻耶12 和負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC的分壓，再通過濾波電容CB4濾波成直流電平。其主要實現(xiàn)過 程為在輸入方波信號為高電平時，濾波電容CB4進行充電，拉低基準電壓。在方波信號為低 電平時，濾波電容CB4進行放電，升高基準電壓，從而使得產(chǎn)生的基準電壓穩(wěn)定在一個固定 的值上。用戶可以根據(jù)不同的場景調(diào)節(jié)濾波電容CB4的大小，以調(diào)節(jié)基準電壓的波紋。 [00 24]在本實施例中，電流采樣電路102包括：由多個電阻并聯(lián)組成的采樣電阻和二極 管DB1。如圖1所示，本實施例中的采樣電阻分別由電阻 RB6、RB7、RB8和RB9并聯(lián)組成，且 采樣電阻與二極管DB1并聯(lián)連接。采樣電阻用于產(chǎn)生采樣電壓，以供比較和運算放大器進 行比較。二極管DB1用于限制采樣電阻兩端的電壓，當DB1的A端電壓大于〇· 7V時，二極 管DB1被導通，電流被引導到信號地，從而避免采樣電壓過大損壞比較和運算電路1〇3。 [00 25] 在本實施例中，電流采樣電路1〇2還包括電容CB 5和電阻RB5。電容CB5和電阻 RB5組成LC回路，實現(xiàn)濾波和保護運算放大器UB1A的作用。
[0026]在本實施例中，比較和放大電路103包括運算放大器UB1A、第三電阻RB13、第四電 阻RB14、三極管QB2。其中，如圖1所示，第三電阻RB13連接在運算放大器UB1A的輸出端 1與三極管QB2的基極之間。第四電阻RB14連接在三極管QB2的基極與發(fā)射極之間。三 極管QB 2的集電極與驅(qū)動電路1〇4連接，三極管QB2的發(fā)射極與信號地連接。運算放大器 UB1A的同相輸入端3與電流采樣電路1〇2連接，運算放大器UB1A的反相輸入端2與基準電 壓產(chǎn)生電路101連接。
[0027]在本實施例中，第四電阻RB14是給三極管QB2基極提供偏置電壓，以保證三極管 工作在放大狀態(tài)。
[0028] 在本實施例中，運算放大器UB1A的同相輸入端3輸入電流采樣電路1〇2產(chǎn)生的采 樣電壓，反相輸入端2輸入基準電壓產(chǎn)生電路101產(chǎn)生的基準電壓。運算放大器UB1A通過 比較兩者的電壓大小，控制三極管QB2的導通和截止。當反相輸入端2的電壓大于同相輸入 端3的電壓時，即基準電壓大于采樣電壓，運算放大器UB1A的輸出端1輸出低電平，使得三 極管QB2截止。當反相輸入端2的電壓小于同相輸入端3的電壓時，即基準電壓小于采樣 電壓，運算放大器UB1A的輸出端1輸出高電平，通過第三電阻RB13使三極管QB2導通。由 于三極管QB2的集電極與驅(qū)動電路104連接，在三極管QB2導通時，會對驅(qū)動電路產(chǎn)生的驅(qū) 動電壓進行分壓，從而拉低調(diào)整電路105的輸入電壓，使得流過LED燈串106的電流減小。
[0029] 在本實施例中，比較和放大電路103還包括穩(wěn)壓電容CB6和第五電阻RB3。其中，穩(wěn) 壓電容CB6連接在三極管QB2的集電極與信號地之間。第五電阻RB3連接在穩(wěn)壓電容CB6 和三極管QB2的集電極之間。由于運算放大器UB1A在工作中處于高頻的開閉狀態(tài)，從而使 得三極管QB2也處于高頻的開閉狀態(tài)，設置穩(wěn)壓電容CB6能穩(wěn)定三極管QB2的輸出電壓。而 第五電阻RB3在驅(qū)動電路104分壓給三極管QB2時，能降低電壓從而保護三極管QB2。 [0030] 作為本實施例的一種舉例，過流保護電路可以但不限于包括外圍電路，如圖1所 述，外圍電路由電容CB1、CB2和CB3三者并聯(lián)組成的，外圍電路與運算放大器UB1A的電源 端連接，用于給運算放大器的電源做濾波作用。
[0031] 在本實施例中，調(diào)整電路105包括調(diào)整管QB1和第六電阻RB4。其中，調(diào)整管QB1 可以但不限于為三極管或M0S管。如圖1所示，本實施例采用三極管進行描述，當調(diào)整管 QB1為三極管時，第六電阻RB4連接在調(diào)整管QB1的基極與發(fā)射極之間，調(diào)整管QB1的集電 極與LH)燈串106的負極連接。LED燈串106的正極與外部LED電源輸入端連接。第六電 阻RB4給三極管QB1基極提供偏置電壓，以保證三極管QB1工作在放大狀態(tài)，
[0032] 當調(diào)整管QB1為M0S管時，第六電阻RB4連接調(diào)整管QB1的源極和柵極之間，調(diào)整 管QB1的漏極與LED燈串106的負極連接。LED燈串106的正極與外部LED電源輸入端連 接。
[0033] 在本實施例中，驅(qū)動電路104包括由第七電阻RB1和第八電阻RB2并聯(lián)組成的驅(qū) 動電阻。如圖1所示，驅(qū)動電阻的一端與外部電源VCC連接，驅(qū)動電阻的另一端分別與調(diào)整 電路105、比較和放大電路103連接。
[0034]為了更好的說明本發(fā)明的工作原理，以下為過流保護電路的工作流程：
[0035]在開機后，由于基準電壓產(chǎn)生電路101產(chǎn)生基準電壓，運算放大器UB1A的反相輸 入端2的電壓大于同相輸入端3的電壓，輸出端1輸出低電平，三極管QB2截止。外部電源 VCC通過驅(qū)動電路104為調(diào)整管QB1提供驅(qū)動電壓，使得調(diào)整管QB1導通，LED燈串106正 常發(fā)光。當持續(xù)工作時，電流采樣電路 1〇2的采樣電壓漸漸升高，并穩(wěn)定在〇·5ν。當 LED燈串106發(fā)生電流過大而發(fā)熱時，負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC的阻值減小，使得基準電壓 減小，運算放=器UB1A的同相輸入端3的電壓大于反相輸入端 2,運算放大器UB1A輸出高 電平，通過第三電阻RB13后導通三極管QB2,從而拉低調(diào)整管QB1的基極電壓，使QB1截止， 實現(xiàn)保護LED燈串106的功能。
[0036] ^為本實施例的一種舉例，參見圖2,圖2為本實施例的另一種可選電路示意圖。 如圖2所示，圖2與圖1的區(qū)別在于，基準電壓產(chǎn)生電路2〇1還包括第二電阻RB1〇,第二電 阻RB10與負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC并聯(lián)連接。在并聯(lián)第二電阻他1〇后，負溫度系數(shù)熱敏電 阻NTC能更加準確的反映溫度的微小變化，不會因為溫度的微小變化而發(fā)生急劇的改變。 詳細數(shù)據(jù)可參照以下表格，表格為3470NTC(負溫度系數(shù)）熱敏電阻溫度-阻值對照表。其 中，電阻互換精度：R25 = 5· 0Κ· ± 1 % B25-50 = 3470+1 %。
[0037]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于負溫度系數(shù)熱敏電阻的LED過流保護電路，其特征在于，所述過流保護電 路包括：基準電壓產(chǎn)生電路、電流采樣電路、比較和放大電路、驅(qū)動電路、調(diào)整電路和LED燈 串； 其中，所述比較和放大電路分別與基準電壓產(chǎn)生電路、電流采樣電路和驅(qū)動電路連接； 所述調(diào)整電路分別與驅(qū)動電路、電流采樣電路連接；所述LED燈串與調(diào)整電路連接； 基準電壓產(chǎn)生電路包括：負溫度系數(shù)熱敏電阻、濾波電容、第一電阻；所述第一電阻的 一端與外部芯片的脈沖寬度調(diào)制輸出端連接，所述第一電阻的另一端與所述負溫度系數(shù)熱 敏電阻的一端連接；所述負溫度系數(shù)熱敏電阻的另一端與信號地連接；所述濾波電容與所 述負溫度系數(shù)熱敏電阻并聯(lián)連接；所述負溫度系數(shù)熱敏電阻安裝在燈條上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED過流保護電路，其特征在于，所述基準電壓產(chǎn)生電路還包 括：第二電阻；所述第二電阻與所述負溫度系數(shù)熱敏電阻并聯(lián)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過流保護電路，其特征在于，所述電流采樣電路包括：由 多個電阻并聯(lián)組成的采樣電阻和二極管；所述采樣電阻與所述二極管并聯(lián)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過流保護電路，其特征在于，所述比較和放大電路包括： 運算放大器、第三電阻、第四電阻、三極管； 其中，所述第三電阻連接在所述運算放大器的輸出端與所述三極管的基極之間； 所述第四電阻連接在所述三極管的基極與發(fā)射極之間； 所述三極管的集電極與驅(qū)動電路連接，所述三極管的發(fā)射極與信號地連接； 所述運算放大器的同相輸入端與電流采樣電路連接，所述運算放大器的反相輸入端與 基準電壓產(chǎn)生電路連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的過流保護電路，其特征在于，所述比較和放大電路還包括：穩(wěn) 壓電容，所述穩(wěn)壓電容連接在三極管的集電極與信號地之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的過流保護電路，其特征在于，所述比較和放大電路還包括：第 五電阻；其中，所述第五電阻連接在所述穩(wěn)壓電容與所述三極管的集電極之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過流保護電路，其特征在于，所述調(diào)整電路包括：調(diào)整管 和第六電阻；其中，所述調(diào)整管包括:MOS管或者三極管； 當所述調(diào)整管為MOS管時，所述第六電阻連接在所述調(diào)整管的源極和柵極之間，所述 調(diào)整管的漏極與LED燈串的負極連接； 當所述調(diào)整管為三極管時，所述第六電阻連接在所述調(diào)整管的基極和發(fā)射極之間，所 述調(diào)整管的集電極與LED燈串的負極連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的過流保護電路，其特征在于，所述LED燈串的正極與外部LED 電源的輸入端連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過流保護電路，其特征在于，所述驅(qū)動電路包括：由第七 電阻和第八電阻并聯(lián)組成的驅(qū)動電阻；所述驅(qū)動電阻的一端與外部電源連接，所述驅(qū)動電 阻的另一端與分別與調(diào)整電路、比較和放大電路連接。
【文檔編號】H02H9/02GK104244527SQ201410474821
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】吳永芳, 劉威河, 廖武, 楊達富 申請人:廣州視源電子科技股份有限公司