CN107438302B - Led短路保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的LED短路保护系统，包括电源模块，用于对负载LED光源及电路进行供电，执行保护单元，用于对负载LED光源发生短路故障时对系统进行断电保护，信号采集单元，用于实时采集短路信号对系统进行检测，信号处理单元，用于根据所述信号采集单元的采集信号对短路故障进行判断以及控制执行保护单元进行短路保护；本发明能够解决在电源输出LED系统中短路得不到保护的问题，能在输出LED出现短路的情况下，对电源或控制电路进行锁止，实现电源输出多路LED系统的短路保护，同时避免了短路瞬间，输出大电流，瞬间电流击穿电路元器件，既保护了LED等负载，还能让电源和后续电路部分不被损坏，本发明具有电路简单，成本较低，可靠性高，利于推广的特点。

Description

LED短路保护系统

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种LED短路保护系统。

背景技术

LED(light emitting diode，发光二极管)被称为第四代光源，具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域，LED作为照明光源被广泛使用，但是LED在工作异常情况时，往往会出现短路状况，所以在LED驱动电路中需要加入短路保护，从而在LED短路后进行有效的保护，防止故障继续扩大。

现有技术中，针对LED短路保护国内也进行了相应的研究，以减少这种故障带来的硬性，例如：公开号为103001179A的中国申请专利，公开了一种LED灯具及其短路保护电路，其主要的技术方案为当LED灯具出现短路时通过继电器切断后续LED恒流电路的电源回路，起到短路保护的作用，但此技术方案中继电器的成本高，噪声大。又如：公开号为101959352A的中国申请专利，公开了一种具有LED短路保护的LED驱动电路，主要的技术方案包括LED短路保护电路模块，起开关作用的串联在LED和地GND之间的N-MOS管，当LED出现短路时，驱动N-MOS管关断，进而起到短路保护作用，但这种方法的缺点是整个技术方案的电路复杂，且可靠性不高，因此，亟需一种新的LED短路保护装置，能够解决在电源输出LED系统中短路得不到保护的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种LED短路保护系统，能够在LED出现短路的情况时，能保护LED等负载，并让电源和后续电路部分不被损坏。

本发明提供的LED短路保护系统，包括

电源模块，用于对负载LED光源及电路进行供电，

执行保护单元，用于对负载LED光源发生短路故障时对系统进行断电保护，

信号采集单元，用于实时采集短路信号对系统进行检测，

信号处理单元，用于根据所述信号采集单元的采集信号对短路故障进行判断以及控制执行保护单元进行短路保护；

所述电源模块与执行保护单元连接，所述执行保护单元与信号采集单元连接，所述信号采集单元的输出端与信号处理单元的输入端连接，所述信号处理单元的输出端与执行保护单元的输入端连接；

当负载LED光源发生短路故障时，所述信号采集单元将采集到的短路信号传递至信号处理单元，信号处理单元根据所述短路信号进行判断，判断为故障后控制执行保护单元工作进行短路保护。

进一步，所述执行保护单元包括短路保护模块，所述短路保护模块包括设置在电源模块输出端的用于对输出端进行切断的第一锁止电路和/或设置于电源模块输入端的用于控制电源模块停止工作的第二锁止电路。

进一步，所述短路保护模块还包括控制器保护电路，所述控制器保护电路设置于负载LED光源与信号处理单元之间，用于当检测到系统发生短路故障时断开负载LED光源与信号处理单元之间的连接。

进一步，所述执行保护单元还包括缓冲保护模块，用于在发生短路故障时减少瞬间电流冲击，所述缓冲保护模块的输入端与电源模块的输出端连接，所述缓冲保护模块的输出端与负载LED光源的输入端连接。

进一步，所述信号处理单元包括门限电路和/或用于进行短路信号分析处理并控制负载LED光源的控制芯片；所述门限电路通过比较信号采集单元采集的信号与门限触发阈值，进行短路判定；所述控制芯片通过比较信号采集单元采集的信号与预置的阈值范围，进行短路判定。

进一步，所述负载LED光源为多路LED光源，所述控制器保护电路包括多个开关器件或开关电路，每路LED光源分别连接有一一对应开关器件或开关电路，当系统发生短路故障时，将控制器保护电路断开，对负载LED光源进行短路保护。

本发明的有益效果：本发明中的LED短路保护系统能够解决在电源输出LED系统中短路得不到保护的问题，能在输出LED出现短路的情况下，对电源或控制电路进行锁止，实现电源输出多路LED系统的短路保护，同时避免了短路瞬间，输出大电流，瞬间电流击穿电路元器件，既保护了LED等负载，还能让电源和后续电路部分不被损坏，本发明具有电路简单，成本较低，可靠性高，利于推广的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明的第一实施例的结构原理示意图。

图2是本发明的第一实施例的电路示意图。

图3是本发明的第二实施例的结构原理示意图。

图4是本发明的第二实施例的电路示意图。

图5是本发明的第三实施例的结构原理示意图。

图6是本发明的第三实施例的电路示意图。

图7是本发明的第四实施例的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的第一实施例的结构原理示意图，图2是本发明的第一实施例的电路示意图，图3是本发明的第二实施例的结构原理示意图，图4是本发明的第二实施例的电路示意图，图5是本发明的第三实施例的结构原理示意图，图6是本发明的第三实施例的电路示意图，图7是本发明的第四实施例的电路示意图。

如图1所示，本实施例中的LED短路保护系统，包括

电源模块，用于对负载LED光源及电路进行供电，

执行保护单元，用于对负载LED光源发生短路故障时对系统进行断电保护，

信号采集单元，用于实时采集短路信号对系统进行检测，

信号处理单元，用于根据所述信号采集单元的采集信号对短路故障进行判断以及控制执行保护单元进行短路保护；

所述电源模块与执行保护单元连接，所述执行保护单元与信号采集单元连接，所述信号采集单元的输出端与信号处理单元的输入端连接，所述信号处理单元的输出端与执行保护单元的输入端连接；

当负载LED光源发生短路故障时，所述信号采集单元将采集到的短路信号传递至信号处理单元，信号处理单元根据所述短路信号进行判断，判断为故障后控制执行保护单元工作进行短路保护。

在本实施例中，电源模块可以于为后续电路部分供电，并驱动后续电路，执行保护单元可以在出现短路时对负载LED及前级部分起到保护作用，通过信号采集单元可以对整个系统进行实时监测，并将监测信号给信号处理单元，信号处理单元根据监测信号对系统进行短路信号的判断，并控制执行保护单元进行短路保护。

下面列举几个实施例，对本发明进行具体说明：

第一实施例

如图1、2所示，在本实施例中，当负载LED光源出现短路时，会在短路瞬间输出较大的瞬间电流，为了防止负载和电源模块等电路被损坏，在电源模块的输出端和负载LED光源之间设置第一锁止电路，可以增大负载的阻抗，减轻在短路瞬间产生的瞬间电流的冲击，使电压电流同步缓慢下降，再通过信号采集单元将采集到的短路信号传输至信号处理单元，信号处理单元根据接收到信号，进行短路信号判断，信号处理单元在判定系统发生短路故障后发出控制命令，通过第一锁止电路锁止电源模块的所有输出，负载停止工作，断开电源模块与负载之间的连接，实现对负载、电源及其它电路的短路保护。本实施例可以在负载LED光源短路故障解除后，进行照明系统的重启，照明系统即可正常工作，进一步达到长时间保护的目的。本实施例中的信号处理单元可以采用门限电路，通过对信号采集单元反馈的负载参数，利用门限触发原理，若负载参数达到门限触发的阈值参数，则判定为短路故障，同时执行短路保护，本实施例中的门限电路可以是比较器电路，或其他具有比较功能的电路，第一锁止电路对输出执行切断、停止工作命令或停止一段时间工作命令，其可以采用开关器件、具有开关功能的电路或其他停止工作的锁止电路及元器件来实现锁止，如MOS管、三极管等，本领域技术人员可以通过现有技术中的元器件轻易的获取，在此不再赘述。

第二实施例

如图3、4所示，本实施例与第一实施例的区别在于，执行保护单元还包括了设置在电源模块的输入端的用于控制电源模块停止工作的第二锁止电路，在本实施例中，信号处理单元接收到信号采集电路的短路信号，进行短路信号判断后发出控制命令，通过第二锁止电路锁止电源模块，控制电源模块及负载停止工作。

第三实施例

如图5,6所示，本实施例与上述两个实施例之间的区别在于，本实施例适合应用在采用具有输出控制功能的LED光源照明系统之中，可以对其进行短路保护，在本实施例中，执行保护电路可以在信号处理单元的控制下分别对电源模块的输入端、电源模块的输出端、LED光源的控制输入端根据实际使用系统分别执行相应的短路保护，通过短路保护模块中的控制器保护电路，当检测到系统发生短路故障时断开负载LED光源与信号处理单元之间的连接，控制器保护电路设置在负载LED光源与信号处理单元之间，其中LED光源输出负载具有调节亮度、色温等控制功能，如图6所示，第一锁止电路的输出端与第一负载LED光源L1连接，第一负载LED光源L1另一端与第二开关器件Q2的一端连接，第二开关器件Q2的另一端与信号处理单元的控制脚PWM1脚连接，PWM1、PWM2、PWM3分别表示信号处理单元的照明驱动信号的控制脚，第三开关器件Q3、第四开关器件Q4及第N开关器件之间采用并联的方式连接。图5中信号处理单元采用具有进行短路信号分析处理及对LED光源具有控制功能的控制芯片U1，通过对信号采集单元采集的信号与阈值进行对比，当比较结果达到某一阈值误差范围内时，则判定为短路信号，对系统进行短路保护处理；也可以对信号采集单元采集的信号进行其他吻合度比较来判定系统的短路故障。

在本实施例中，执行保护单元还包括缓冲保护模块，用于在发生短路故障时减少瞬间电流冲击，所述缓冲保护模块的输入端与电源模块的输出端连接，所述缓冲保护模块的输出端与负载LED光源的输入端连接。当负载LED光源出现短路时，在短路瞬间，输出的瞬间电流大，为了防止负载和照明驱动模块中的电源和外围电路被损坏，在电源的输出端和负载LED光源之间增加缓冲保护模块，增大了负载的阻抗，在短路瞬间减轻了瞬间电流的冲击，电压电流同步缓慢下降，进而达到保护负载、电源及其它电路的目的.

第四实施例

如图7所示，本实施例与第三实施例的区别在于信号处理单元接收到信号采集电路的短路信号，进行短路信号判断后发出控制命令，通过第一锁止电路锁止电源模块，让电源模块及负载停止工作，或者通过停止PWM控制脚的输出来停止对各路LED光源的控制。

在本实施例中，负载LED光源为多路LED光源，所述控制器保护电路包括多个开关器件或开关电路，每路LED光源分别连接有一一对应开关器件或开关电路，当系统发生短路故障时，将控制器保护电路断开，对负载LED光源进行短路保护，如图7所示，负载LED光源的输出电路为PWM1至PWMn，其中n表示并联LED光源的条数，同理负载LED光源和信号处理控制单元之间的开关器件的数量也为n,n的数量大于等于1，单个LED光源的输出电路PWMn电路中LED的数量为m，m的数量大于等于1，LED光源的一端接VCC，LED光源的另一端分别通过开关器件接信号处理控制单元的PWM1至PWMn。上述实施例不仅适用于多路LED输出短路保护系统，还适用于各种单路及组合形式的LED短路保护系统，并且都可以在短路恢复后进行重新启动的情况下正常工作，进而达到长时间保护的目的。

在本实施例中，还可以相应的设置短路通知单元，通过与信号处理单元连接，对负载LED光源发生短路故障时，由信号处理单元控制短路通知单元进行短路通知，通知的方式可以采用声光报警或者通过无线传输的方式发送通知信号，短路通知单元可以采用独立供电的方式，避免受到系统的影响。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种LED短路保护系统，其特征在于：包括

电源模块，用于对负载LED光源及电路进行供电，

执行保护单元，用于对负载LED光源发生短路故障时对系统进行短路保护，

信号采集单元，用于通过实时采集短路信号对系统进行检测，

信号处理单元，用于根据所述信号采集单元的采集信号对短路故障进行判断以及控制执行保护单元进行短路保护；

所述电源模块与执行保护单元连接，所述执行保护单元与信号采集单元连接，所述信号采集单元的输出端与信号处理单元的输入端连接，所述信号处理单元的输出端与执行保护单元的输入端连接；

当负载LED光源发生短路故障时，所述信号采集单元将采集到的短路信号传递至信号处理单元，信号处理单元根据所述短路信号进行判断，判断为短路故障后控制执行保护单元工作进行短路保护；

所述执行保护单元包括短路保护模块，所述短路保护模块包括设置在电源模块输出端的用于对输出端进行锁止的第一锁止电路和设置于电源模块输入端的用于控制电源模块停止工作的第二锁止电路；

所述信号处理单元包括门限电路和/或用于进行短路信号分析处理并控制负载LED光源的控制芯片；所述门限电路通过比较信号采集单元采集的信号与门限触发阈值，进行短路判定；所述控制芯片通过比较信号采集单元采集的信号与预置的阈值范围，进行短路判定；

所述短路保护模块还包括控制器保护电路，所述控制器保护电路设置于负载LED光源与信号处理单元之间，用于当检测到系统发生短路故障时断开负载LED光源与信号处理单元之间的连接；

所述负载LED光源为多路LED光源，所述控制器保护电路包括多个开关器件或开关电路，每路LED光源分别连接有一一对应开关器件或开关电路，当系统发生短路故障时，将控制器保护电路断开，对负载LED光源进行短路保护。

2.根据权利要求1所述的LED短路保护系统，其特征在于：所述执行保护单元还包括缓冲保护模块，用于在发生短路故障时减少瞬间电流冲击，所述缓冲保护模块的输入端与电源模块的输出端连接，所述缓冲保护模块的输出端与负载LED光源的输入端连接。

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