LED電源的幾種保護電路

1. 直通保護電路

　　半橋和全橋是開關電源常用的拓撲結構，“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同時導通的現象。在換流期，開關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。一旦出現直通現象，須盡快檢測到并立即關斷驅動，以避免開關器件的PN結積累過大的熱量而燒壞。這里利用雙單穩態集成觸發器CD4528設計了一種針對全橋和半橋的直通檢測、保護電路。

　　CD4528含兩個單穩態觸發器，其真值表如圖1.芯片3腳與13腳分別為其內部兩個獨立單穩態電路的Clear端，5腳和11腳為單穩態的B輸入端，4腳與12腳為單穩態的A輸入端。B端接高電平，只有當Clear端為高電平時，A端輸入的上升沿觸發才會有效。

　　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的驅動與圖3中PWM1同步，Q2、Q3的驅動與PWM2同步。在A、B、C和D4點進行電流上升率采樣然后轉變為電壓信號，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。正常狀態下，當Q1、Q4導通時，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，不會觸發單穩態；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，所以不會觸發單穩態，沒有保護信號輸出；而在直通時，Q3由于某種原因誤導通了，A點將檢測到很大的電流上升率并轉換為電壓信號；此時PWM1為高電平，圖3中左邊的單穩態被觸發產生保護信號送到PWM 芯片的shutdow n 端，封鎖PWM 脈沖輸出。

　　2 過流保護電路

　　當出現負載短路、過載或者控制電路失效等意外情況時，會引起流過開關管的電流過大，使管子功耗增大、發熱，若沒有過流保護裝置，大功率開關管就可能損壞； 調節電路失效還可能導致LED過流損壞。 過流保護一般通過取樣電阻或霍爾傳感器等來檢測、比較，從而實現保護，但它們都有體積大和成本高的缺點。

　　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的線徑較細的線圈。 這兩個繞組是磁平衡的，它們之間本應沒有電壓差。 但是主繞組有直流電阻，大電流時產生了微小的電壓差，該電壓差由負載電流決定。這個微小的電壓差被運放檢測，并且通過調節Rx可以設置電流限制。該電路的缺點是電流限制不是很精細的，這是因為銅電阻在溫度每上升10℃時增加4%.但是這個電路依然可以滿足我們的設計要求。

　　3.開、關機電流過沖保護電路

　　穩流型開關電源在開機和關機時容易造成電流過沖，LED之類的負載對ms級的電流過沖都是不允許的，瞬間大電流的沖擊有可能損壞LED器件，因此必須嚴格防止電流過沖。

　　3.1開機電流過沖保護

　　開機時，由于電源濾波電容大，以及各延遲環節使得電流采樣反饋值與給定值在調節器輸入端不同，這會使得負載電流上升過沖，實測過沖波形如圖5所示。 為了解決這一問題，可以將調節器給定端RC 的值適當加大，調節以后的開機電流沒有發生過沖，波形如圖6.