過電壓保護電路、電源模塊以及過電壓保護方法
2023-11-07 09:45:32 4
專利名稱：過電壓保護電路、電源模塊以及過電壓保護方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示器及液晶顯示的產品，尤其涉及ー種過電壓保護電路、電源模塊以及過電壓保護方法。
背景技術：
圖I為ー種現有大功率液晶顯示產品的電源模塊的方塊圖。請參見圖1，電源模塊I包括電磁幹擾(Electro Magnetic Interference,EMI)濾波電路11、橋式整流電路12、功率因數校正(Power Factor Correction, PFC)電路13、主電源轉換電路14、發光二極體(Light-Emitting Diode, LED)驅動電路15、待機電源轉換電路16、節能控制電路17與過電壓保護電路18。交流市電(如90 264Vac)經過EMI濾波電路11濾除傳導性EMI噪聲、橋式整流電路12全波整流、PFC電路13修正電流波形與濾波後產生直流的總線電壓Vbus(如400V左右)。
主電源轉換電路14接收總線電壓Vbus並進行降壓轉換以輸出第一主電源電壓Vml (如24V)與第二主電源電壓Vm2 (如12V)，其中，第一主電源電壓Vml再經過LED驅動電路15升壓轉換後產生可驅動LED燈源工作的電壓，而第二主電源電壓Vm2則提供液晶顯示產品內部如液晶面板驅動電路(Panel Driver Circuit)與音訊電路(Audio Circuit)等所需電源。待機電源轉換電路16接收總線電壓Vbus並進行降壓轉換以輸出待機電源電壓Vsb (如5V)提供給節能控制電路17、過電壓保護電路18與液晶顯示產品內部如主板圖像處理器等所需電源，此外，待機電源轉換電路16中的變壓器輔助繞組電壓經過整流與濾波後產生輔助電源電壓Vaux(如12 19V)。節能控制電路17可使液晶顯示產品在待機模式下關掉PFC電路13和主電源轉換電路14，使液晶顯示產品在待機模式下能更省電。過電壓保護電路18可提供第一主電源電壓Vml與第二主電源電壓Vm2的過電壓保護功能。圖2A和圖2B分別為圖I所示節能控制電路17與過電壓保護電路18的電路圖。請同時參見圖I、圖2A、圖2B，節能控制電路17包括電容器Cl和C2、ニ極管D1、光耦合器0C1、電晶體Ql Q3、電阻器Rl R7與齊納(Zener) ニ極管ZD1。當液晶顯示產品正常エ作時，主板控制電路控制電源開啟引腳端PS_0N為高電位，此時電晶體Ql和Q2導通，光耦合器OCl輸入側的LED有電流通過而使得其輸出側的光敏電晶體導通，使得電晶體Q3導通，使得輔助電源電壓Vaux可通過電晶體Q3提供內部電源電壓Vcc給PFC電路13與主電源轉換電路14中的控制器131和141所需電源，故正常工作時PFC電路13與主電源轉換電路14在控制器131和141的控制下正常動作以進行電壓轉換。當液晶顯示產品進入待機模式吋，主板控制電路控制電源開啟引腳端PS_0N為低電位，此時電晶體Ql和Q2截止，光耦合器OCl輸入側的LED沒有電流通過而使得其輸出側的光敏電晶體截止，使得電晶體Q3截止，使得輔助電源電壓Vaux無法通過電晶體Q3提供內部電源電壓Vcc給PFC電路13與主電源轉換電路14中的控制器131和141所需電源，故在待機模式下PFC電路13與主電源轉換電路14因控制器131和141被關閉而停止動作而能更省電。
過電壓保護電路18包括電容器C3、ニ極管D2 D4、電晶體Q4和Q5、電阻器R8 R12與齊納ニ極管ZD2和ZD3。當第一主電源電壓Vml與第二主電源電壓Vm2均未超出各自的過電壓保護點的值時，過電壓保護電路18並不會影響到過電壓保護引腳端OVP電壓。當第一主電源電壓Vml或第二主電源電壓Vm2超出各自的過電壓保護點的值時，齊納ニ極管ZD2或ZD3被擊穿導通，產生ー電流經過電阻器R8和R9，使得電晶體Q5的基極端至射極端電壓Vbe5上升。當電壓Vbe5達到導通電壓吋，電晶體Q5導通，使得電晶體Q4的基極端電壓Vb4被拉低而使電晶體Q4導通，進而使電晶體Q5進入飽和導通狀態，導致電壓Vb4被拉到最低而使電晶體Q4亦進入飽和導通狀態。此時，因ニ極管D4的陰極端電壓(即電壓Vb4)被拉到最低，使得過電壓保護引腳端 OVP電壓(即ニ極管D4的陽極端電壓)被拉低，造成光耦合器OCl輸入側的LED沒有電流通過而使得其輸出側的光敏電晶體截止，使得電晶體Q3截止，使得輔助電源電壓Vaux無法通過電晶體Q3提供內部電源電壓Vcc給PFC電路13與主電源轉換電路14中的控制器131和141所需電源，故在第一主電源電壓Vml或第二主電源電壓Vm2有過電壓時PFC電路13與主電源轉換電路14將因控制器131和141被關閉而停止動作而能防止其它電路被毀壞問題。綜上，以上所述電路存在諸多問題，具體如下
(I)穩壓ニ極管ZD2和ZD3穩壓值上下限差異較大，會造成不同電源板OVP過電壓保點差異較大。(2)穩壓ニ極管ZD2和ZD3在未導通前仍存在漏電流Ir，當它們本體溫度升高吋，漏電流會増大，若電阻R8和R9阻值設置不態合理時，在高溫高溼環境下容易因ZD2和ZD3漏電流增大而導至Q5 NPN電晶體誤動作，最終導至整個過電壓保護電路誤動作而使得主電源被關閉。(3)正常工作時D4負端電壓大於正端電壓，使得D4 ニ極體反向截止，但該ニ極體通常存在較大的Ir反向漏電流，當在高溫高溼的環境下，該ニ極管反向漏電流増大，若此時R12阻值被設置太大，因D4反向漏電流問題，使得在R12電阻兩端存在ー壓差Δ V=R12*Ir，當壓差較大時，PNP電晶體Q4開始導通，Q4導通在發電極與集射極產生ー電流使得電晶體Q5導通，最後Q4和Q5全部處於飽和導通狀態，時保護電路出現誤動作。此電路由於存在以上問題，一般經驗不是很豐富的工程師較難對該電路中所有電子零件做非常正確的選擇，若有些零件參數稍微設置不是很適當，如將電阻R9/R12阻值設定偏大，在高溫高溼條件下就容易產生此過電壓保護電路誤動作問題，因此，需要針對以上的問題提供解決方案。
發明內容
本發明的目的在於提供ー種過電壓保護更精準，保護電路設置更加容易，在高溫條件下保護電路不會因為穩壓ニ級管以及ニ極管反向漏電問題而導致過電壓保護電路誤動作，該電路尤其適合應用於液晶顯示器以及液晶彩電等的電源產品。為了解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是提供ー種電壓保護電路，應用於圖像處理器，所述圖像處理器包括數模轉換端ロ，所述電路包括濾波單元、第八至第十一電阻、第一ニ極管、第二ニ極管、第一主電源電壓以及第ニ主電源電壓；第八電阻與第九電阻串聯耦接於第一主電源與地之間，第八電阻與第九電阻的公共節點接第一ニ極管的陽極，第一ニ極管的陰極接至數模轉換端ロ ；第十電阻與第十一電阻串聯耦接於第二主電源與地之間，第十電阻與第十一電阻的公共節點接第二ニ極管的陽極，第二ニ極管的陰極端連接第一ニ極管的陰極；所述濾波単元的一端接地，另一端接第一ニ極管、第二ニ極管的陰極端。其中，所述濾波単元包括第十二電阻與第三電容相互並聯組成濾波單元，所述濾波單元的第十二電阻與第三電容的一端接第一ニ極管、第二ニ極管的陰極端，濾波單元的第十二電阻與第三電容的另一端接地。其中，所述第十二電阻的阻值遠大於第八至第十一電阻。本發明採用的另ー個方案是提供一種電源模塊，應用於液晶顯示產品上，包括所述的過電壓保護電路，還包括一節能控制電路；
所述過電壓保護電路包括第一主電源電壓以及第ニ主電源電壓，第一主電源電壓用於作為液晶面板的LED燈管的LED驅動電路的供電輸入端電壓，第二主電源電壓用於為液晶顯示產品提供內部電路所需電源；所述過電壓保護電路用於為第一主電源電壓與第二主電源電壓提供過電壓保護；所述節能控制電路用於為所述液晶顯示產品在待機模式下更節能省電。所述電源模塊的過電壓判斷方法包括如下步驟
判斷圖像處理器的數模轉換端ロ是否偵測到過電壓保護電路的輸出電壓大於軟體內部設定的參考電壓；
若是，則圖像處理器的信號輸出端輸出低電平；
若否，則圖像處理器的信號輸出端輸出高電平。本發明的有益效果是
採用主板控制電路的圖像處理器中的數模轉換端ロ來精準的偵測主電路輸出端電壓是否有過電壓問題，當偵測到由過電壓保護信號時，通過軟體判斷及圖像處理器的輸出端信號輸出低電平來關掉節能控制電路的第三電晶體，從而停止為內部電源電壓提供所需的電源；所述的過電壓保護電路克服了現有技術的因穩壓ニ極體及ニ極體反向漏電流造成了在高溫高溼條件下保護電路誤動作的問題，以及是的保護電路設定值更加精準，同時大大降低了該保護電路參數設定的難度。
圖I是本發明的傳統技術方案的電源模塊的系統框 圖2A是本發明的傳統技術方案的節能控制電路的結構示意 圖2B是本發明的傳統技術方案的過電壓保護電路的結構示意 圖3A是本發明的某種實施方式的節能控制電路的結構示意 圖3B是本發明的某種實施方式的過電壓保護電路的結構示意 圖4是本發明的過電壓保護方法的流程圖。
具體實施例方式為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖詳予說明。圖I為ー種現有大功率液晶顯示產品的電源模塊的方塊圖。請參見圖1，電源模塊I包括電磁幹擾(Electro Magnetic Interference, EMI)濾波電路11、橋式整流電路12、功率因數校正(Power Factor Correction, PFC)電路13、主電源轉換電路14、發光二極體(Light-Emitting Diode, LED)驅動電路15、待機電源轉換電路16、節能控制電路17與過電壓保護電路18。交流市電(如90 264Vac)經過EMI濾波電路11濾除傳導性EMI噪聲、橋式整流電路12全波整流、PFC電路13修正電流波形與濾波後產生直流的總線電壓Vbus(如400V左右)。參閱圖3B，本發明提供一種電壓保護電路，應用於圖像處理器，所述圖像處理器內部集成了微控制器(MOJ: Micro Control Unit),包括數模轉換端ロ( :Analog toDigital Converter ),該ADC端ロ經常被工程師通過軟體設置為輸入偵測端ロ，用來精準的偵測液晶顯示產品內部各種電氣信號，所述電路包括濾波單元、第八至第十一電阻、第一二極體D1、第二ニ極管D2、第一主電源電壓Vml以及第ニ主電源電壓Vm2，；第八電阻R8與第九電阻R9串聯耦接於第一主電源Vml與地之間，第八電阻R8與第九電阻R9的公共節點接第一ニ極管Dl的陽極，第一ニ極管Dl的陰極接至數模轉換端ロ ADC ;第十電阻RlO與第十一電阻Rll串聯耦接於第二主電源Vm2與地之間，第十電阻RlO與第十一電阻Rll的公共節點接第二ニ極管D2的陽極，第二ニ極管D2的陰極端連接第一ニ極管Dl的陰極；所述濾波単元的一端接地，另一端接第一ニ極管D1、第二ニ極管D2的陰極端。具體的，所述濾波單元包括第十二電阻D12與第三電容C3相互並聯組成濾波單元，所述濾波單元的第十二電阻與第三電容的一端接第一ニ極管D1、第二ニ極管D2的陰極端，濾波單元的第十二電阻與第三電容的另一端接地。所述第十二電阻R12與第三電容C3組成的RC濾波電路用來濾除耦合到線路中的高頻噪聲，以防止電平較高的高頻噪聲進入圖像處理器190的數模轉換ADC端ロ的1901，而被軟體誤判為是過電壓保護信號，所述第十二電阻R12的阻值需遠大於第八至第i^一電阻(R8 R11)電阻值以避免影響到第一主電源電壓Vml與第二主電源電壓Vm2的取樣。以上所述的過電壓保護電路應用於電源模塊，所述電源模塊一般應用於液晶顯示產品上，參閱圖1，所述電源模塊還包括一節能控制電路；所述過電壓保護電路包括第一主電源電壓Vml以及第ニ主電源電壓Vm2，第一主電源電壓Vml用於作為液晶面板的LED燈管的LED驅動電路的供電輸入端電壓，第二主電源電壓Vm2用於為液晶顯示產品提供內部電路所需電源；所述過電壓保護電路用於為第一主電源電壓Vml與第二主電源電壓Vm2提供過電壓保護；所述節能控制電路用於為所述液晶顯示產品在待機模式下更節能省電。請參見圖3A和圖3B，本發明的節能控制電路27與過電壓保護電路28應用於圖I與圖2A、2B所示電源模塊I以取代節能控制電路17與過電壓保護電路18。本發明節能控制電路27與現有節能控制電路17的區別在於本技術方案所述的節能控制電路不需採用ニ極管D1。現有節能控制電路17中的ニ極管Dl是為了在第一主電源電壓Vml或第二主電源電壓Vm2有過電壓時，確保過電壓保護電路18造成的降落在光耦合器OCl輸入側的LED的壓降(SPVf4+Vce5-Vfl=0. 7V+0. 2V-0. 7V= 0. 2V)不會讓LED導通而使光耦合器OCl輸入側的LED沒有電流通過，其中，Vf4與Vfl分別為ニ極管D4和Dl的正嚮導通壓降，Vce5為電晶體Q5飽和導通時集極端至射極端電壓。但本發明的過電壓保護電路28的保護機制使得節能控制電路27並不需要ニ極管Dl。所述電源模塊的過電壓保護方法包括如下步驟判斷圖像處理器的數模轉換端ロ是否偵測到過電壓保護電路的輸出電壓OVP大於軟體內部設定的參考電壓Vref ;若是，則圖像處理器的1902端ロ輸出的PS_0N信號為低電平，即通過PS_0N低電平信號關掉PFC電路13和主電源轉換電路14，使主電源轉換電路14停止輸出第一主電源電壓和第二主電源電壓，；若否，則圖像處理器的1902端ロ輸出的PS_0N信號為與正常工作時相一至的高電平，即PFC電路13和主電源轉換電路14正常エ作，主電源轉換電路14正常輸出第一主電源電壓和第二主電源電壓。具體的，參閱圖4，並結合附圖I、圖3A和圖3B給予詳細說明，圖4為該軟體OVP信號判斷時序圖，當第一主電源電壓Vml未超過(Vref+Vfl) X (R8+ R9)/R9的第一主電源過電壓保護點的值時，且第二主電源電壓Vm2未超過(Vref+Vf2) X (R10+R11)/Rll的第二主電源過電壓保護點的值時，表示圖像處理器190的數模轉換(ADC)端ロ 1901偵測到信號Vovp小於軟體內部設定的參考電壓Vref時，圖像處理器190的PS_0N信號端ロ 1902將輸出原本就為持續高電平信號(High)使得PFC電路13及主電源轉換電路14正常工作；當第一主電源電壓Vml超過(Vref+Vfl) X (R8+ R9)/R9的第一主電源過電壓保護點的值時，且第二主電源電壓Vm2超過(Vref+Vf2) X (R10+R11)/Rll的第二主電源過電壓保護點的值時，表示圖像處理器190的數模轉換(ADC)端ロ 1901偵測到信號Vovp大於軟體內部設定 的Vref參考電壓時，圖像處理器190的PS_0N信號端ロ 1902將輸出持續低電平信號(Low)
使得PFC電路13及主電源轉換電路14被停止動作。其中Vfl，Vf2-------Dl, D2 ニ極管
正嚮導入時的壓降，Vref---------軟體設置的一比較參考電壓。採用主板控制電路19的圖像處理器190中的ADC端ロ來精準的偵測主電路輸出端電壓是否有過電壓問題，當偵測到有過電壓保護信號時，通過軟體判斷及控制PS_0N信號輸出低電平來關掉第三電晶體Q3停止提供內部電源電壓Vcc給PFC電路13與主電源轉換電路14中的控制器131和141所需電源；該電路克服了現有過壓保護因穩壓ニ極體及ニ板體反向漏電流造成了在高溫高溼條件下保護電路誤動作問題，以及使得保護電路設定值更加精準，同時大大降低了該保護電路參數設定的難度。以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
權利要求
1.一種過電壓保護電路，應用於圖像處理器，所述圖像處理器包括數模轉換端ロ，其特徵在於所述電路包括濾波單元、第八至第十一電阻、第一ニ極管、第二ニ極管、第一主電源電壓以及第ニ主電源電壓； 第八電阻與第九電阻串聯耦接於第一主電源與地之間，第八電阻與第九電阻的公共節點接第一ニ極管的陽極，第一ニ極管的陰極接至數模轉換端ロ ； 第十電阻與第十一電阻串聯耦接於第二主電源與地之間，第十電阻與第十一電阻的公共節點接第二ニ極管的陽極，第二ニ極管的陰極端連接第一ニ極管的陰極； 所述濾波単元的一端接地，另一端接第一ニ極管、第二ニ極管的陰極端。
2.根據權利要求I所述的過電壓保護電路，其特徵在於所述濾波単元包括第十二電阻與第三電容相互並聯組成濾波單元，所述濾波単元的第十二電阻與第三電容的一端接第一二極體、第二ニ極管的陰極端，濾波單元的第十二電阻與第三電容的另一端接地。
3.根據權利要求2所述的過電壓保護電路，其特徵在於所述第十二電阻的阻值遠大於第八至第十一電阻。
4.一種電源模塊，應用於液晶顯示產品上，其特徵在於包括權利要求I至3任意ー項所述的過電壓保護電路，還包括一節能控制電路； 所述過電壓保護電路包括第一主電源電壓以及第ニ主電源電壓，第一主電源電壓用於作為液晶面板的LED燈管的LED驅動電路的供電輸入端電壓，第二主電源電壓用於為液晶顯示產品提供內部電路所需電源； 所述過電壓保護電路用於為第一主電源電壓與第二主電源電壓提供過電壓保護； 所述節能控制電路用於為所述液晶顯示產品在待機模式下更節能省電。
5.一種過電壓保護方法，應用於權利要求4所述的電源模塊，其特徵在於，包括如下步驟 判斷圖像處理器的數模轉換端ロ偵測到的過電壓保護電路的輸出電壓是否大於軟體內部設定的參考電壓； 若是，則圖像處理器的信號輸出端輸出低電平； 若否，則圖像處理器的信號輸出端輸出高電平。
全文摘要
本發明公開一種過電壓保護電路、電源模塊以及過電壓保護方法，所述電源模塊，應用於液晶顯示產品上，包括所述的過電壓保護電路，還包括一節能控制電路；所述過電壓保護電路包括第一主電源電壓以及第二主電源電壓，第一主電源電壓用於作為液晶面板的LED燈管的LED驅動電路的供電輸入端電壓，第二主電源電壓用於為液晶顯示產品提供內部電路所需電源；所述過電壓保護電路用於為第一主電源電壓與第二主電源電壓提供過電壓保護；所述節能控制電路用於為所述液晶顯示產品在待機模式下更節能省電。
文檔編號H02H7/10GK102751698SQ20121025267
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者林家右 申請人:冠捷顯示科技(廈門)有限公司