保护LED显示屏电源电路的若干方法

信息来源:www.sxwled.com   日期:2014-12-02   

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1、直通保护电路

半桥和全桥是开关电源常用的拓扑结构,“直通”对其有很大的威胁,直通是同一桥臂两只晶体管在同一时间内同时导通的现象。 在换流期,开关电源易受干扰而造成直通,过大的直通电流会损坏用于逆变的电力电子器件。一旦出现直通现象,须尽快检测到并立即关断驱动,以避免开关器件的PN 结积累过大的热量而烧坏。这里利用双单稳态集成触发器CD4528设计了一种针对全桥和半桥的直通检测、保护电路。
CD4528含两个单稳态触发器,其真值表。芯片3脚与13脚分别为其内部两个独立单稳态电路的Clear 端,5脚和11脚为单稳态的B输入端,4脚与12脚为单稳态的A输入端。B端接高电平,只有当Clear端为高电平时,A端输入的上升沿触发才会有效。
PWM1与PWM2为PWM芯片输出的两路互补脉冲信号,主电路中Q1、Q4的驱动PWM1同步,Q2、Q3的驱动与PWM2同步。 在A、B、C和D4点进行电流上升率采样然后转变为电压信号,并分别给直通信号1与直通信号2。
主电路中的左右桥臂对称,就左桥臂的直通保护进行分析。 正常状态下,当Q1、Q4导通时,PWM1为高电平,PWM2为低电平,3脚高电平输入有效,A点和D点没有电流流过,不会触发单稳态;虽然B点和C点采到了正常输出的上升沿信号,但是13 脚低电平时输入无效,所以不会触发单稳态,没有保护信号输出; 而在直通时,Q3由于某种原因误导通了,A点将检测到很大的电流上升率并转换为电压信号; 此时PWM1为高电平,单稳态被触发产生保护信号送到PWM 芯片的shutdow n 端,封锁PWM 脉冲输出。
2、过流保护电路
当出现负载短路、过载或者控制电路失效等意外情况时,会引起流过开关管的电流过大,使管子功耗增大、发热,若没有过流保护装置,大功率开关管就可能损坏; 调节电路失效还可能导致LED过流损坏。 过流保护一般通过取样电阻或霍尔传感器等来检测、比较,从而实现保护,但它们都有体积大和成本高的缺点。
在正激变换器扼流圈放置相同匝数的线径较细的线圈。 这两个绕组是磁平衡的,它们之间本应没有电压差。 但是主绕组有直流电阻,大电流时产生了微小的电压差,该电压差由负载电流决定。这个微小的电压差被运放检测,并且通过调节Rx可以设置电流限制。该电路的缺点是电流限制不是很精细的,这是因为铜电阻在温度每上升10℃时增加4%。但是这个电路依然可以满足我们的设计要求。
3、 开、关机电流过冲保护电路
稳流型开关电源在开机和关机时容易造成电流过冲,LED显示屏之类的负载对ms级的电流过冲都是不允许的,瞬间大电流的冲击有可能损坏LED器件,因此必须严格防止电流过冲。
3.1 开机电流过冲保护
开机时,由于电源滤波电容大,以及各延迟环节使得电流采样反馈值与给定值在调节器输入端不同,这会使得负载电流上升过冲,实测过冲波形。 为了解决这一问题,可以将调节器给定端RC 的值适当加大,调节以后的开机电流没有发生过冲,波形。
3.2 关机电流过冲保护
在我们设计的30A/20V开关型稳流电源中,采用控制电路单独供电。主电路的滤波电容在工作时存储了大量的电能,切断总电源后,其中存储的电荷持续数秒才能放完。 所以关机后单独供电的采样电路先关而主电路延迟关闭。调节器的给定输入端由主电路供电,即关机后调节器的采样输入端先降低,给定端缓慢降低,于是其输出误差电压增大,控制芯片增加PWM 的占空比,由此导致了关机时负载电流的严重过冲,过冲时的电流波形。

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