短路保护电路、LED电源电路及LED灯具的制作方法

短路保护电路、led电源电路及led灯具
技术领域
1.本发明涉及电气技术领域，具体地涉及一种短路保护电路、具备该短路保护电路的led电源电路及使用该led电源电路的led灯具。


背景技术：

2.在电池、稳压电源等电源应用的场合中，在电源电路的输出端通常会串接一个场效应管，用以去除回路中的纹波，稳定电源电路的输出电压。
3.现有技术中，如图1所示，在设置有场效应管6的电源电路中，当负载电路4短路时会有较大的电压施加在场效应管6上，过大的电流会在短时间内产生大量的热量破坏场效应管6，甚至对电源电路造成不可逆的损害。
4.对此，现有技术中如图2所示，有一种解决方案是在负载电路4的一端串联分压电阻41，以避免负载电路4短路时，过大的电压施加在场效应管6上。但是串联的分压电阻41若想要达到较好的分压效果，需要选取较大的阻值，而分压电阻41的阻值过大在电路正常工作时则会产生过多的功耗。
5.因此，亟待提供一种技术方案，既能够防止负载电路4短路时会有较大的电压施加在场效应管6上，以实现短路保护的作用，又不会产生过量的功耗影响电路本身的正常输出。


技术实现要素：

6.本发明的目的，在于提供一种短路保护电路，能够在负载端发生短路时，避免因过大的电流导致场效应管持续发热而对电路造成不可逆的损害，从而实现电路的短路保护。
7.本发明提供的短路保护电路，包括
8.电源；
9.升压电感，与电源连接，升压电感具有主线圈和辅助线圈；
10.led负载电路，与主线圈连接；
11.反馈电路，与辅助线圈连接；
12.场效应管，其漏极与led负载电路连接，其栅极通过反馈电路与辅助线圈连接，其源极接地；
13.短路保护电路还包括保护电路，连接在辅助线圈与场效应管的栅极之间。
14.通过上述的电路结构，本发明提供的短路保护电路在led负载电路正常工作时，升压电感的辅助线圈施加有正常工作电压，保护电路不工作，场效应管的栅极电压由反馈电路提供，场效应管导通。而在led负载电路发生短路时，施加在升压电感的辅助线圈的电压消失，辅助线圈不工作，其电压值为零，而连接在辅助线圈与场效应管栅极之间的保护电路开始导通，将场效应管的栅极接地，从而使得栅极电压归零以关断场效应管，避免了led负载电路短路形成的较大电压直接施加在场效应管上，实现了电路的短路保护。
15.在本发明的较优技术方案中，短路保护电路中的保护电路还包括正极与辅助线圈
连接的二极管；连接在二极管的负极与场效应管的栅极之间的电压反转电路,电压反转电路与直流电源连接；一端与二极管的负极连接，另一端接地的第一电容。
16.根据该优选的技术方案，在led负载电路正常工作即升压电感的辅助线圈有正常工作电压时，场效应管的栅极能够接收到电压反转电路或和/或反馈电路输出的正常工作电压；而在led负载电路短路即升压电感的辅助线圈电压为零时，电压反转电路反转从直流电源传来的高电平信号则将场效应管的栅极接地，从而关断场效应管，避免了led负载电路短路形成的较大电压直接施加在场效应管上，实现了电路的短路保护。其中，第一电容与电压反转电路并联，通过电容的储能作用确保电压反转电路不会在电路启动时误动作。二极管则能够保证升压电感的辅助线圈与电压反转电路间的单向导通，避免电压反转电路或第一电容对升压电感进行反向电压输入。
17.进一步地，在本发明的较优技术方案中，电压反转电路还包括基极连接二极管的负极、集电极连接直流电源、发射极接地的第一三极管；以及基极连接第一三极管的集电极、集电极连接场效应管的栅极、发射极接地的第二三极管。
18.根据该优选的技术方案，由第一三极管和第二三极管构成的电压反转电路，可以根据升压电感的辅助线圈是否有正常工作电压，亦即led负载电路是否正常工作，来控制第一三极管和第二三极管的导通和关断。在升压电感的辅助线圈有正常工作电压，即led负载电路正常工作时，第一三级管导通，第二三级管截止，保护电路没有向场效应管的栅极发出信号，场效应管的栅极电压由反馈电路提供，场效应管导通；而在升压电感的辅助线圈工作电压为零即led负载电路短路时，第一三级管截止，第二三级管导通，控制保护电路输出到栅极的电压归零以关断场效应管，从而避免了led负载电路短路形成的较大电压直接施加在场效应管上，实现了电路的短路保护。
19.优选地，在本发明的较优技术方案中，短路保护电路还可以包括第二电容，第二电容的一端与主线圈连接，另一端接地。
20.根据该优选的技术方案，通过将第二电容与升压电感并联，能够利用第二电容的充放电起到稳压和去除杂波的作用。
21.在本发明的较优技术方案中，还提供了一种led电源电路，包括了上述的短路保护电路。该led电源电路能够在led负载短路时，将场效应管关断，防止大电压施加在场效应管上持续发热，进而对led电源电路中的电气元件造成损害。
22.在本发明的较优技术方案中，还提供了一种led灯具，其电源电路包括上述的短路保护电路。该优选技术方案的led灯具，能够在led负载短路时，将场效应管关断，防止大电压施加在场效应管上持续发热，对电路中的电气元件造成损害，甚至对led灯具结构造成破坏。
附图说明
23.图1是现有技术中的电源电路示意图；
24.图2是现有技术中的一个含有短路保护的电源电路示意图；
25.图3是本发明的实施例一中提供的一种短路保护电路示意图；
26.图4是本发明的实施例二中提供的一种短路保护电路示意图；
27.图5是本发明的实施例三中提供的一种短路保护电路示意图；
28.附图标记说明：1-短路保护电路，2-电源，21-滤波电路，3-升压电感，31-主线圈，32-辅助线圈，4-led负载电路，41-分压电阻，5-反馈电路，51-控制ic芯片，6-场效应管，7-保护电路，71-二极管，72-电压反转电路，721-第一三极管，722-第二三极管，723-直流电源，73-第一电容，8-第二电容，9-led电源电路。
具体实施方式
29.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其做出调整，以便适应具体的应用场合。
30.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。
31.为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施例。
32.实施例一
33.如图3所示，本发明的实施例一中提供的短路保护电路1，包括
34.电源2，连接滤波电路21，滤波电路21能够滤去电源2输出电压中的杂波，使电源2的输出电压更加稳定；
35.升压电感3，与电源1连接，升压电感3具有主线圈31和辅助线圈32，用于提升电路中的电压，为后端连接电路供电；
36.led负载电路4，一端与主线圈31连接，另一端连接场效应管6；
37.反馈电路5，连接在辅助线圈32和场效应管6之间，反馈电路5中包括两个控制ic芯片51；
38.场效应管6，其漏极与led负载电路4连接，其栅极通过反馈电路5与辅助线圈32连接，其源极接地；
39.短路保护电路1还包括保护电路7，连接在辅助线圈32与场效应管6的栅极之间，与反馈电路5并联。
40.通过上述的电路结构，本发明提供的短路保护电路1能够避免在led负载电路4短路时较大的电压施加在场效应管6上，从而实现电路短路保护的作用。
41.其中，场效应管6为nmos管，是一种电压控制器件，即栅极电压决定场效应管6的工作状态。栅极电压为高电平时，场效应管6导通；栅极电压为低电平(0)时，场效应管6导通关断。
42.在led负载电路4正常工作时，升压电感3的辅助线圈32施加有正常工作电压，与升压电感3的辅助线圈32连接的保护电路7能够收到辅助线圈32传来的高电平信号，保护电路7不工作，场效应管6的栅极电压由同样与升压电感3的辅助线圈32连接的反馈电路5提供，
场效应管6导通。在led负载电路4发生短路时，施加在升压电感3的辅助线圈32电压消失，升压电感3的辅助线圈32的电压值为零停止工作，与升压电感3的辅助线圈32连接的保护电路7无法收到辅助线圈32传送的信号，从而触发保护电路7开始导通将场效应管6的栅极接地，其栅极电压归零，场效应管6关断不再工作，避免了led负载电路4短路形成的大电压直接施加在场效应管6上，实现了电路的短路保护。
43.优选地，在本发明的较优技术方案中，短路保护电路1还包括第二电容8，第二电容8的一端与主线圈31连接，另一端接地。第二电容8与升压电感3并联，利用第二电容8本身的充放电效应能够起到稳压和去除杂波的作用。此处，第二电容8通常选用单位体积电容量较大，成本较为低廉的电解电容。
44.实施例二
45.参考图4，作为本发明的一个优选实施例，本发明的实施例二与本发明的实施例一的不同之处在于，本发明的实施例二中，在本发明的较优技术方案中，短路保护电路1中的保护电路7还包括
46.二极管71，其正极与辅助线圈32连接；
47.电压反转电路72，连接在二极管71的负极与场效应管6的栅极之间，并与直流电源相连；
48.第一电容73，其一端与二极管71的负极连接，另一端接地。
49.而实施例二中短路保护电路1的其他电路结构均与实施例一相同，在此不再赘述。
50.通过电压反转电路72，实现对场效应管6栅极电压的控制。在led负载电路4正常工作即升压电感3的辅助线圈32施加有正常工作电压时，电压反转电路72能够收到辅助线圈32传来的高电平信号，电压反转电路72不向场效应管6的栅极发送信号或者向场效应管6的栅极发送高电平信号，相应地场效应管6的栅极只接收到反馈电路5传送的高电平信号或者场效应管6的栅极同时接收到电压反转电路72和反馈电路5传来的正常工作电压即高电平信号，场效应管6导通；而在led负载电路4短路即升压电感3的辅助线圈32电压为零时，升压电感3的辅助线圈32停止工作，与升压电感3的辅助线圈32连接的电压反转电路72无法收到辅助线圈32传送的信号，电压反转电路72开始工作，电压反转电路72反转从直流电源72中传来的高电平信号，从而电压反转电路72将场效应管6的栅极接地，关断场效应管6，避免了led负载电路4短路形成的大电压直接施加在场效应管6上，实现了电路的短路保护。电压反转电路72利用了短路保护电路1中的直流电源电路设计，避免了引入过多的复杂电路。
51.优选地，保护电路7还包括第一电容73，与第一电容73电压反转电路72并联，通过第一电容73本身的充放电特性，防止在电路启动时与升压电感3的辅助线圈32连接的保护电路7无法收到辅助线圈32传送的信号，导致电压反转电路72产生误动作，将场效应管6关断。
52.更优选地，保护电路7还包括二极管71，由于二极管71的单向导通特性，能够保证升压电感3的辅助线圈32与电压反转电路72间的单向导通，避免电压反转电路72或第一电容73对升压电感3进行反向电压输入。
53.再则，保护电路7也可以通过芯片、电压控制电路等其他方式实现对场效应管6栅极电压的控制，例如，由输入电压控制输出电压的芯片(未示出)，在led负载电路4正常工作时，升压电感3的辅助线圈32施加有正常工作电压，与升压电感3的辅助线圈32连接的保护
电路7中的芯片(未示出)能够收到辅助线圈32传来的高电平信号，芯片(未示出)不输出信号或输出高电平信号，场效应管6的栅极电压由同样与升压电感3的辅助线圈32连接的反馈电路5提供，场效应管6导通。而在led负载电路4短路即升压电感3的辅助线圈32电压为零时，升压电感3的辅助线圈32停止工作，与升压电感3的辅助线圈32连接的保护电路7中的芯片(未示出)无法收到辅助线圈32传送的信号，芯片(未示出)将场效应管6的栅极接地，场效应管6关断，避免了led负载电路4短路形成的大电压直接施加在场效应管6上，进而实现对电路的短路保护。
54.实施例三
55.参考图5，实施例三是在本发明的第一实施例和第二实施例的基础上，进一步优选的一个实施例，短路保护电路1中的电压反转电路72还包括
56.第一三极管721，基极连接二极管71的负极，集电极连接直流电源723，发射极接地；
57.第二三极管722，基极连接第一三极管721的集电极，集电极连接场效应管6的栅极，发射极接地。
58.其中，直流电源723从上述短路保护电路1中引出，且led负载电路4短路不影响直流电源723的正常工作。而实施例三中短路保护电路1的其他电路结构均与实施例一或实施例二相同，在此不再赘述。
59.在led负载电路4正常工作即升压电感3的辅助线圈32有正常工作电压时，升压电感3的辅助线圈32向电压反转电路72发送高电平信号，第一三极管721的基极收到高电平信号，第一三极管721处于饱和态，第一三极管721的集电极为低电平，即第二三极管722的基极收到第一三极管721的集电极的低电平信号，第二三极管722处于截止态，第二三极管722不导通，电压反转电路72不向后续发送电平信号。场效应管6的栅极电压只由反馈电路5提供，场效应管6的栅极收到反馈电路5的高电平信号，场效应管6导通。
60.在led负载电路4短路即升压电感3的辅助线圈停止工作，升压电感3的辅助线圈32电压为零，第一三极管721的基极收到辅助线圈32的信号为低电平，第一三极管721处于截止态，第一三极管721不导通，第一三极管不向后端连接电路发送信号；第二三极管722的基极收到直流电源723的高电平信号，第二三极管722处于饱和态，第二三极管722的集电极为低电平，场效应管6的栅极收到低电平信号，即场效应管6的栅极接地，场效应管6关断，避免了led负载电路4短路形成的大电压直接施加在场效应管6上，实现了电路的短路保护。并且，通过三级管搭建电路电压的反转电路，其电路结构较为简单，成本较为低廉。
61.再则，电压反转电路72还能够通过场效应管、集成电路芯片等其他元件或电路实现电压信号的反转。
62.实施例四
63.参考图3、4和5，本发明的实施例四中还提供了一种led电源电路9，包括了上述实施例一、二、三中的任意一种短路保护电路1。该led电源电路9能够在led负载电路4短路时，将场效应管6关断，防止大电压施加在场效应管6上持续发热，对电路中的电气元件造成损害。
64.实施例五
65.本发明的第五实施例中，还提供了一种led灯具，其电源电路包括上述实施例一、
二、三中的任意一种短路保护电路1或者其电源电路为实施例四中的led电源电路9。led灯具能够在led负载电路4短路时，将场效应管6关断，防止大电压施加在场效应管6上持续发热，对电路中的电气元件造成损害，甚至对led灯具结构造成破坏，影响led灯具的使用寿命。
66.在本说明书通篇中对“实施例”的提及表示结合该实施例说明的特定的特征、结构、功能或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因而，说明书中多处出现的短语“在实施例中”不一定全都指代本发明同一实施例。而且，特定的特征、结构、功能或特性可以以任意适合的方式组合到一个或多个实施例中。例如，第一实施例可以与第二实施例组合，只要两个实施例不相互排斥。
67.至此，已经结合附图描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。