開機瞬間衝擊過壓的保護電路的製作方法

2024-03-24 00:21:05

本實用新型涉及技術LED驅動技術領域，具體地，涉及一種開機瞬間衝擊過壓的保護電路。

背景技術：

MP4001驅動晶片通常與連接在其外圍的驅動電路一起驅動負載LED，使LED正常工作。根據驅動晶片規格書記載，MP4001驅動晶片的AC(Alternating Current交變電流)輸入電壓範圍為85V-305V，但當AC輸入電壓為305V時，開機瞬間尖峰電壓高於500V，電壓過高很容易燒毀MP4001驅動晶片內部高壓LDO(Low Dropout Regulator，低壓差線性穩壓器)組件，因此，有必要提供一種保護電路，防止開機瞬間電壓過高時燒毀驅動晶片內部LDO組件。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種開機瞬間衝擊過壓的保護電路。

本實用新型公開的一種機瞬間衝擊過壓的保護電路，包括：

整流濾波支路，其被配置為接收第一電壓信號，並對第一電壓信號整流濾波輸出第二電壓信號；

無源功率因數校正支路，其上設置有一取電點，其被配置為接收第二電壓在信號，將第二電壓信號調整為第三電壓信號，第三電壓信號由取電點輸出，第三電壓信號電壓值為第二電壓信號電壓值的一半；以及

驅動支路，其包括驅動晶片以及連接於驅動晶片的外圍驅動子支路；驅動晶片的電源引腳連接取電點以接收第三電壓信號；外圍驅動子支路於驅動晶片的控制下驅動與其連接的負載工作。

根據本實用新型的一實施方式，整流濾波支路包括保險絲、濾波子支路以及整流子支路；保險絲、濾波子支路以及整流子支路順次串聯；整流子支路串聯無源功率因數校正支路；第一電壓信號由保險絲輸入，依次經濾波子支路濾波以及整流子支路整流，整流子支路輸出第二電壓信號至無源功率因數校正支路。

根據本實用新型的一實施方式，濾波子支路包括可調電阻、第一電容、第一電阻、第一電感、第二電阻、第二電感以及第二電容；整流子支路包括全橋整流二極體；

保險絲分別連接可調電阻、第一電容、第一電阻以及第一電感的其中一端；可調電阻以及第一電容的另一端分別連接第二電感及第二電阻的其中一端；第一電阻以及第一電感的另一端分別連接第二電容的其中一端以及全橋整流二極體；第二電感、第二電阻及第二電容的另一端分別連接全橋整流二極體；全橋整流二極體連接無源功率因數校正支路。

根據本實用新型的一實施方式，無源功率因數校正支路包括第三電容、第一二極體、第三電阻、第四電容、第二二極體以及第三二極體；第三電容的正極連接整流濾波支路，負極連接第一二極體的正極，第一二極體的負極連接第三電阻的輸入端，第三電阻的輸出端分別連接第二二極體的正極及第四電容的正極；第四電容的負極連接第三二極體的正極並接地；第三二極體的負極連接第一二極體的正極；其中，取電點設置於第三電阻的輸出端與第四電容的輸入端之間。

根據本實用新型的一實施方式，其還包括整流支路；整流支路串聯於取電點與驅動晶片的電源引腳之間。

根據本實用新型的一實施方式，其還包括濾波支路；濾波支路的其中一端分別與取電點及驅動晶片的電源引腳連接，另一端與驅動晶片的測試引腳連接並接地。

根據本實用新型的一實施方式，外圍驅動子支路包括第七電容、場效應管、第五二極體、第三電感、第八電容、第九電容、第四電阻、第五電阻以及第六二極體；驅動晶片的驅動引腳分別連接第七電容的一端及場效應管的柵極；第七電容的另一端以及場效應管的漏極分別連接第三電感的其中一端及第五二極體的正極；第五二極體的負極連接負載的正極；第三電感的另一端連接負載的負極；第八電容的其中一端連接負載的正極，另一端接地；第九電容的一端連接負載的正極，另一端連接負載的負極；驅動晶片的電流引腳分別連接場效應管的源極、第四電阻的其中一端以及第五電阻的其中一端；第四電阻及第五電阻的另一端同時接地；第六二極體並聯於場效應管的漏極與源極之間。

根據本實用新型的一實施方式，整流支路包括第四二極體，第四二極體的正極連接取電點，負極連接驅動晶片的電源引腳。

根據本實用新型的一實施方式，濾波支路包括第六電容，第六電容的其中一端分別與取電點及驅動晶片的電源引腳連接，另一端與驅動晶片的測試引腳連接並接地。

通過無源功率因數校正支路，當驅動晶片輸入第一電壓信號，先經過整流濾波支路整流濾波為第二電壓信號，無源功率因數校正支路調整第二電壓信號為第三電壓信號，使得第三電壓信號的電壓值降低為第二電壓信號的電壓值的一半，第三電壓信號由取電點輸入驅動晶片中，不會燒毀驅動晶片中LDO組件。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1為實施例中整流濾波支路的電路結構示意圖；

圖2為實施例中無源功率因數校正支路及驅動支路的結構示意圖；

圖3為實施例中雙通道示波器採集開機瞬間衝擊電壓信號波形對比圖。

附圖標記說明：

1、整流濾波支路；2、無源功率因數校正支路；3、驅動支路；4、整流支路；5、濾波支路；11、濾波子支路；12、整流子支路；31、驅動晶片；32、外圍驅動子支路；F1、保險絲；RV1、可調電阻；C1、第一電容；R1、第一電阻；L1、第一電感；R2、第二電阻；L2、第二電感；C2、第二電容；D1、全橋整流二極體；C3、第三電容；D2、第一二極體；R3、第三電阻；C4、第四電容；D3、第二二極體；D4、第三二極體；D5、第四二極體；C6、第六電容；C7、第七電容；M1、場效應管；D6、第五二極體；L3、第三電感；C8、第八電容；C9、第九電容；C10、第十電容；R4、第四電阻；R5、第五電阻；R6、第六電阻；D7、第六二極體；E、取電點；F、現有技術波形圖；G、本申請波形圖。

具體實施方式

以下將以圖式揭露本實用新型的多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應了解到，這些實務上的細節不應用以限制本實用新型。也就是說，在本實用新型的部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與組件在圖式中將以簡單的示意的方式繪示之。

需要說明，本實用新型實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、後……)僅用於解釋在某一特定姿態(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關係、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。

另外，在本實用新型中如涉及「第一」、「第二」等的描述僅用於描述目的，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本實用新型，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的組件或操作而已，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本實用新型要求的保護範圍之內。

本實施例提供一種開機瞬間衝擊過壓的保護電路。保護電路包括整流濾波支路1、無源功率因數校正支路2以及驅動支路3。整流濾波支路1的輸入端連接外部交流電源以接收第一電壓信號，再對第一電壓信號整流濾波後輸出第二電壓信號，第二電壓信號由整流濾波支路1的輸出端輸出。無源功率因數校正支路2設置有一取電點E，其輸入端接收第二電壓信號，並對第二電壓信號進行調整，調整後以第三電壓信號從取電點E輸出至驅動支路3，第三電壓信號的電壓值為第二電壓信號電壓值的一半。驅動支路3包括驅動晶片31以及連接於驅動晶片31的外圍驅動子支路32，驅動晶片31的電源引腳VIN連接取電點E，用以接收第三電壓信號，外圍驅動子支路32於驅動晶片31的控制下驅動與其連接的負載工作，負載通常為LED。

第一電壓信號經過整流濾波支路1整流濾波為第二電壓信號，無源功率因數校正支路2調整第二電壓信號為第三電壓信號，第三電壓信號從取電點E輸入驅動晶片31中，使得第三電壓信號的電壓值降低為第二電壓信號的電壓值的一半，不會燒毀驅動晶片31中LDO組件。

請參考圖1所示，為整流濾波支路1的結構示意圖。整流濾波支路1包括保險絲F1、濾波子支路11以及整流子支路12；保險絲F1、濾波子支路11以及整流子支路12順次串聯；整流子支路12串聯無源功率因數校正支路2；第一電壓信號由保險絲F1輸入，依次經濾波子支路11濾波以及整流子支路12整流，整流子支路12輸出第二電壓信號至無源功率因數校正支路2。保險絲F1防止大電流輸入時線路被燒壞。一實施例中，濾波子支路11包括可調電阻RV1、第一電容C1、第一電阻R1、第一電感L1、第二電阻R2、第二電感L2以及第二電容C2；整流子支路12包括全橋整流二極體D1；保險絲F1分別連接可調電阻RV1、第一電容C1、第一電阻R1以及第一電感L1的其中一端；可調電阻RV1以及第一電容C1的另一端分別連接第二電感L2及第二電阻R2的其中一端；第一電阻R1以及第一電感L1的另一端分別連接第二電容C2的其中一端以及全橋整流二極體D1；第二電感L2、第二電阻R2及第二電容C2的另一端分別連接全橋整流二極體D1；全橋整流二極體D1連接無源功率因數校正支路2。

請參考圖2，為無源功率因數校正支路2以及驅動支路3的結構示意圖。整流濾波支路1的輸出端A端與無源功率因數校正支路2輸入端C端電性連接，整流濾波支路1的輸出端B端與無源功率因數校正支路2輸入端D端電性連接。無源功率因數校正支路2包括第三電容C3、第一二極體D2、第三電阻R3、第四電容C4、第二二極體D3以及第三二極體D4；第三電容C3的正極連接整流濾波支路1，負極連接第一二極體D2的正極，第一二極體D2的負極連接第三電阻R3的輸入端，第三電阻R3的輸出端分別連接第二二極體D3的正極及第四電容C4的正極；第四電容C4的負極連接第三二極體D4的正極並接地；第三二極體D4的負極連接第一二極體D2的正極；其中，第二電壓信號由第三電容C3的正極輸入，經第一二極體D2以及第三電阻R3調整後由取電點E輸出第三電壓信號至驅動晶片31的電源引腳VIN，取電點E設置於第三電阻R3的輸出端與第四電容C4的輸入端之間。外圍驅動子支路32包括第七電容C7、場效應管M1、第五二極體D6、第三電感L3、第八電容C8、第九電容C9、第四電阻R4、第五電阻R5以及第六二極體D7；驅動晶片31的驅動引腳DRV分別連接第七電容C7的一端及場效應管M1的柵極；第七電容C7的另一端以及場效應管M1的漏極分別連接第三電感L3的其中一端及第五二極體D6的正極；第五二極體D6的負極連接負載的正極；第三電感L3的另一端連接負載的負極；第八電容C8的其中一端連接負載的正極，另一端接地；第九電容C9的一端連接負載的正極，另一端連接負載的負極；驅動晶片31的電流引腳CS分別連接場效應管M1的源極、第四電阻R4的其中一端以及第五電阻R5的其中一端；第四電阻R4及第五電阻R5的另一端同時接地；第六二極體D7並聯於場效應管M1的漏極與源極之間。另外，驅動晶片31的電壓引腳VCC串聯第十電容C10，驅動晶片31的振蕩引腳BOS與驅動晶片31的接地引腳GND之間串聯第六電阻R6，驅動晶片31的接地引腳GND還接地。

另一實施方式中，保護電路還包括整流支路4；整流支路4串聯於取電點E與驅動晶片31的電源引腳VIN之間。整流電路對第三電壓信號進行整流後通過驅動晶片31的電源引腳VIN輸入驅動晶片31中。具體地，整流支路4包括第四二極體D5，第四二極體D5的正極連接取電點E，負極連接驅動晶片31的電源引腳VIN。

優選地，保護電路還包括濾波支路5；濾波支路5的其中一端分別與取電點E及驅動晶片的電源引腳VIN連接，另一端與驅動晶片的測試引腳VS連接並接地。更進一步地，第三電壓信號由取電點E輸出後，先經過整流支路4整流，再輸入濾波支路5中。濾波支路5的其中一端通過整流支路4連接取電點E。濾波支路5包括第六電容C6，第六電容C6的其中一端分別與取電點E及驅動晶片31的電源引腳VIN連接，另一端與驅動晶片31的測試引腳VS連接並接地，更進一步地，第六電容C6的其中一端通過整流支路4連接取電點E。第四二極體D5以及第六電容C6使輸入驅動晶片中的第三電壓信號純淨無幹擾雜波。

保護電路工作時，第一電壓信號經整流濾波後以第二電壓信號輸出，第二電壓信號輸入無源功率因數校正支路2，無源功率因數校正支路2將第二電壓信號調整為第三電壓信號，第三電壓信號由取電點E輸出至驅動晶片31電源引腳VIN，由於驅動晶片31電源引腳VIN通過取電點E接收第三電壓信號，第三電壓信號的電壓值剛好為整流濾波輸入的第二電壓信號電壓值的一半，於是將此電壓作為驅動晶片31供電電壓，就不會再因開機瞬間尖峰電壓高於500V而燒毀晶片內部高壓LDO組件。複閱圖2，驅動晶片31MP4001供電接在第四電容C4上，此點正常工作電壓約為240V，遠遠低於500V，在保護電路中增加第四二極體D5和第六電容C6，使輸入到驅動晶片31的第三電壓信號純淨無幹擾雜波。經大量實驗驗證，保護電路工作正常穩定。

本例中，保護電路用於輸入電壓承受範圍高達直流500V寬範圍供電的驅動晶片31MP4001而設計的防過壓保護電路，用於防止輸入電壓AC277V時，開機瞬間尖峰電壓高於500V而燒毀驅動晶片31內部高壓LDO組件，此保護電路利用無源功率因數校正支路2中間點的電壓給驅動晶片31提供供電電壓。電路簡單明了並具有明顯改善保護作用，如圖3所示，其中F所示為現有技術中利用雙通道示波器測得的波形圖，其對應通道1所示電壓值，開機瞬間的衝擊電壓為518V；G所示為本申請中採用雙通道示波器測得的波形圖，其對應通道2所示電壓值，抓到第四電容C4上開機瞬間的衝擊電壓值為243V，在驅動晶片31的輸入電壓要求範圍內。

上所述僅為本實用新型的實施方式而已，並不用於限制本實用新型。對於本領域技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原理的內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包括在本實用新型的權利要求範圍之內。