[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管和激光二極管開路故障檢測電路

有效

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• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104507243A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙翔;耿安兵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七一七研究所
• 主分類號: H05B37/03
• 分類號: H05B37/03
• 代理公司: 武漢凌達知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙)42221
• 代理人: 宋國榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)光二極管和激光二極管開路故障檢測電路。

背景技術(shù)

由于LED具有高亮度、發(fā)光效率高、壽命長等突出優(yōu)點，在越來越多的領(lǐng)域取代傳統(tǒng)的照明裝置。在機場助航、鐵路信號燈、道路交通燈等采用LED為照明/指示光源的戶外場所，由于其需要在無人值守條件下高可靠地運行，所以在具體應(yīng)用時要求能實時檢測LED（或其單串列/多串列）是否處于正常的恒定電流狀態(tài)或者是開路狀態(tài)。而在激光電視、激光炫目器等同樣需要恒流驅(qū)動的場合，也要求能實時檢測LD（或其單串列/多串列）是否處于正常的恒定電流狀態(tài)或者是開路狀態(tài)。

對于在直流電源供電下的LED/LD調(diào)光方式，多采用PWM調(diào)光，即LED/LD的驅(qū)動電流保持不變，通過改變一定頻率下的占空比來調(diào)節(jié)其亮度。這個調(diào)光頻率在100Hz以上時，人眼就無法觀察到其閃爍效應(yīng)。

對于在直流電源供電下的LED/LD驅(qū)動電路，一般有Boost、Buck、Buck-Boost、SEPIC、電荷泵等拓撲形式，其特點是輸入端與輸出端共地。另外還有高側(cè)Buck（High-side?Buck）電路，其特點是輸入端與輸出端共直流電源正極。也有反激型（Flyback）電路，其特點是輸入與輸出的地隔離。對于Boost、Buck-Boost、SEPIC、Flyback等變換器而言，一旦作為負載的LED/LD發(fā)生開路或者其接線斷開，輸出端的電壓會急劇上升，從而可由輸出端的過壓檢測判斷是否發(fā)生開路故障。然而對于Buck和高側(cè)Buck電路，由于其自身特點，即使發(fā)生負載開路，卻不會出現(xiàn)輸出端電壓增大的情況。在戶外無人值守時，這種開路故障信息不能被實時傳遞是對設(shè)備運行與維護的極大不利。

為了克服上述缺點，有必要發(fā)明一種通用的LED/LD開路故障檢測電路，能實時完成開路故障信息的反饋。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種不依賴于某種具體的開關(guān)電源拓撲形式，只要這種拓撲能夠恒流驅(qū)動LED/LD，這個發(fā)光二極管和激光二極管開路故障檢測電路就能采用。

本發(fā)明還有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種采用的電流采集電阻與LED/LD相互串聯(lián)，而無需指定該電阻位于電路高側(cè)還是電路低側(cè)，具有相當(dāng)?shù)撵`活性；采用本電路所述的形式易于構(gòu)建成為專用的LED/LD開路故障檢測芯片，也易集成于具有開路故障檢測功能的某種LED/LD驅(qū)動芯片，但無論以何方式實施，都具有功耗低，電路簡明的優(yōu)勢的一種發(fā)光二極管和激光二極管開路故障檢測電路。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：

一種發(fā)光二極管和激光二極管開路故障檢測電路，包括：

一前端恒流信號提取與處理電路：包含一個差動放大器電路和差分輸出電壓信號緩沖電路，所述差動放大器電路輸入端接在能夠?qū)崟r測量LED/LD的恒流的電流采樣電阻兩端以提取電流采樣電阻兩端的電位差值，并進行放大，差分輸出電壓信號緩沖電路再將差動放大器電路輸出的電壓進行緩沖，輸出信號sgn1；所述電流采樣電阻與LED/LD相互串聯(lián)；

一PWM調(diào)光信號提取電路：包括一個PWM調(diào)光信號緩沖驅(qū)動電路，用于將PWM調(diào)光信號變換為具有帶負載能力的脈沖電平信號sgn2；

一數(shù)字電平轉(zhuǎn)換電路：包括依次連接的一個異或邏輯門、RC低通濾波電路和基本RS觸發(fā)器；異或邏輯門將前端恒流信號提取與處理電路的輸出信號sgn1與PWM調(diào)光信號提取電路輸出的信號sgn2進行對比后輸出對比信號sgn3；由于sgn1和sgn2兩路脈沖電平信號不可能在時序上完全一致地跳變而導(dǎo)致sgn3含有極窄脈沖信號；所述RC濾波電路能消除sgn3中含有的極窄脈沖信號，再輸出給基本RS觸發(fā)器330；最后由基本RS觸發(fā)器將真正的告警信號sgn3鎖存輸出sgn4；

一報警與開路保護電路：包括依次連接的一個光耦及其輸出緩沖電路和聲/光/電告警裝置和開路保護裝置；光耦及其輸出緩沖電路將信號sgn4的高電平信號變換成另外的不共地的高或低電平信號，能夠驅(qū)動聲/光/電告警裝置和開路保護裝置進行實時報警并采取開路保護措施。

在上述的一種發(fā)光二極管和激光二極管開路故障檢測電路，所述差動放大器的輸出與電流采集電阻兩端的電壓降呈同相比例或反相比例關(guān)系；且差動放大器的輸出經(jīng)過差分輸出電壓信號緩沖電路120處理輸出后符合TTL、LVTTL或CMOS數(shù)字電平要求，且具備帶負載能力。