[实用新型]输出开路保护电路及可控硅调光LED驱动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成电路驱动技术领域，尤其涉及应用于需要可控硅调光的LED照明驱动行业的一种输出开路保护电路及可控硅调光LED驱动系统。

背景技术

LED照明因具有节能、绿色、环保等优点获得了广泛的应用，逐渐取代传统光源(白炽灯，卤素灯等)成为主流光源。在白炽灯时代，可控硅调光在北美和西欧地区普及率达到了90％以上，在房屋建造时已将可控硅调光器埋入照明线路中，无法轻松摘除。因此LED照明要在这些国家和地区取代白炽灯，必须兼容可控硅调光。除兼容性外，驱动器还必须具备输出开路保护功能，以保证在驱动系统生产和灯具组装时不会损坏元器件和灯珠。精准的开路保护还可以降低对输出电容的耐压要求，降低系统成本。另外为了降低灯具成本，选用散热稍差的结构件，要求驱动系统具备过温降输出功率的功能。

现有的可控硅调光LED驱动系统具有如下缺点：1)输出开路保护性能不佳，开路电压不稳定，需要选择高耐压的输出电容，造成系统成本的上升，还可能在开路恢复时烧毁灯珠；2)芯片内置的过温降功率功能精度较差且无法调节，使得灯具散热设计不具备弹性。

参考图1，现有的升降压拓扑可控硅调光LED驱动系统的结构示意图。所述的可控硅调光LED驱动系统包含：可控硅调光器11，整流桥堆12，储能滤波电容Cin，用于衰减可控硅导通时LC振荡的阻尼电阻Rd，由R0及C0组成的无源泄流电路，给驱动芯片13供电的电阻Rvcc，驱动芯片13电源VCC的旁路电容Cvcc，输出开路电压设定电阻Rovp，励磁电感L0、二极管D0、电容Cout、功率MOS管M0、电压采样电阻Rcs；由L0、D0、Cout、M0、Rcs以及驱动芯片13组成的升降压功率转换电路驱动LED灯串14。

参考图2，其为图1所示可控硅调光LED驱动系统的工作波形示意图，其中，Vin为输入电压，IL为电感L0上的电流，Imos为功率MOS管M0上的电流，Iac为输入电流。所述的可控硅调光LED驱动系统采用开环控制：功率MOS管M0导通时，形成Vin-L0-M0-Rcs-GND的通路，电感L0开始励磁，电感电流IL开始上升；当IL上升到固定的峰值电流(Vcs/Rcs)或M0的导通时间达到预设的最长导通时间(Tonmax)时，M0关断。M0关断后，形成L0-D0-Cout的通路，电感L0开始退磁，IL开始下降；当IL降至零时，L0退磁完成，此时M0再次导通，进行又一次的能量转换过程。

由图2可以看出：当输入电压Vin位于峰值附近时，M0为固定峰值电流(Vcs/Rcs)控制关断，此时电感L0退磁时间Td：

Td＝Vcs/Rcs*L0/Vout；

当输入电压Vin位于谷底处时，M0为最长导通时间(T_onmax)控制关断，此时电感L0退磁时间Td：

Td＝Vin*Tonmax/Vout。

对于一个确定的驱动系统，Vcs、Rcs、Tonmax及L0都是固定的值。因此输入电压Vin位于峰值附近时，退磁时间Td只和输出电压Vout有关，而输入电压Vin位于谷底处时，退磁时间Td不仅和输出电压Vout有关，还和输入电压Vin有关。

输出开路电压设定电阻Rovp设定了输出开路时的参考退磁时间Tovp：

Tovp＝K*Rovp，其中，K为常数，Rovp值越大，Tovp时间也越长。

参考图3A-3B，其中，图3A为图1所示可控硅调光LED驱动系统中输入电压峰值处输出电压达到设定保护电压时的输出电压波形示意图，图3B为图1所示可控硅调光LED驱动系统中输入电压谷底处输出电压达到设定保护电压时的输出电压波形示意图；其中，Vin为输入电压，IL为电感L0上的电流，Vout为输出电压，Vovp为输出开路电压。当实际退磁时间Td<Tovp时，判定输出开路，停止M0的开关动作。由于Td在Vin峰值处只和Vout有关，该判断只在Vin峰值处进行，因此输出开路电压Vovp＝Vcs/Rcs*L0/Tovp，当输出电压Vout在输入电压Vin峰值处达到了设定保护电压，实际开路电压等于设定值(如图3A所示)。但如果在Vin谷底处Vout压达到了设定保护点(图3-b)，由于这个区间不进行判断，输出电压Vout会继续升高，直到下个工频周期输入电压Vin峰值处才判断，那么实际开路电压会高于设定值(如图3B所示)。开路电压高于设定值会带来如下隐患：需要选择高耐压的输出电容Cout，造成系统成本的上升，还可能在开路恢复时烧毁LED灯珠。