一种LED电源的直通保护电路

现在大街上随处可见的LED显示屏，还有装饰用的LED彩灯以及LED车灯，处处可见LED灯的身影，LED已经融入到生活中的每一个角落。在LED电源的研发和设计过程中，工程师需要从多个方面入手进行实验和测试调整，其中LED电源直通保护电路的设计尤其是重要的一环。

在这里案例中，我们以30A、20V开关型的LED电源为例进行说明。在这种开关电源的设计中，半桥和全桥是都是非常常用的拓扑结构，“直通”对其有很大的威胁。这里所讲到的直通，指的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LED驱动，以避免开关器件的PN结积累过大的热量而烧坏。因此，为了避免出现电源运行时的直通问题，我们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。

图1　CD4528真值表

双单稳态集成触发器CD4528是本次所设计的直通保护电路的核心，这种集成触发器最大的特点是含两个单稳态触发器，其真值表如图1所示。CD4528的芯片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。

在本次所设计的LED直通保护电路中，我们使用PWM1与PWM2作为PWM芯片输出的两路互补脉冲信号，所设计的主电路图如下图图2所示。在主电路图中我们可以看到，Q1、Q4的驱动与图3中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，并分别给图3中的直通信号1与直通信号2。

在LED电源直通保护电路的设计中，该保护电路的原理图如上图中图3所示。从图3中我们可以看到，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，图3中左边的单稳态被触发产生保护信号送到PWM芯片的shutdown端，封锁PWM脉冲输出。以上就是LED技术的相关知识，相信随着科学技术的发展，未来的LED灯回越来越高效，使用寿命也会由很大的提升，为我们带来更大便利。