本發(fā)明涉及電路保護(hù)領(lǐng)域，特別是涉及一種過電壓保護(hù)的線性恒流電路。

背景技術(shù)：

三極管恒流電路是常用的LED恒流驅(qū)動電路，由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉而被廣泛地應(yīng)用于驅(qū)動電路中。但是，現(xiàn)有的三極管恒流電路普遍存在著一個較大的缺點，隨著輸入電壓的升高，多余的電壓加載在三極管或并聯(lián)的電阻上，容易使三極管或并聯(lián)的電阻產(chǎn)生較大的損耗，而這些損耗通常會以熱量的形式體現(xiàn)出來，從而影響整個產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性，甚至引發(fā)火災(zāi)，造成不可挽回的嚴(yán)重后果。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中常用的一種三極管恒流電路，該電路主要通過穩(wěn)壓二極管D1鉗位功率三極管Q1基極電壓，使得功率三極管Q1基極電壓穩(wěn)定在固定的電壓值，從而控制流過功率三極管Q1的發(fā)射極電流Ie保持恒定，由于流過功率三極管Q1的發(fā)射極電流Ie與集電極電流Ic基本一致，使得電流Ic保持恒定，進(jìn)而達(dá)到為LED燈串(LED燈串包括LED1至LEDN)提供恒流驅(qū)動的目的。

在該圖1中，功率三極管Q1發(fā)射極與集電極之間的電壓Vce＝Vin-Vout-VR3，而根據(jù)LED的特性，LED在正常工作時，Vout基本保持不變，并且由于Ic一定，因此VR3不變，所以在輸入電壓Vin變化時，Vce會隨之變化，當(dāng)Vin持續(xù)上升時，Vce也會上升，由于功率三極管Q1的耗散功率PQ1＝Ic*Vce，因此，在Vce上升時，功率三極管Q1的集電極電流Ic一定，則會導(dǎo)致功率三極管的功率PQ1持續(xù)上升，而此損耗往往以熱量的形式體現(xiàn)出來，從而進(jìn)一步導(dǎo)致功率三極管Q1的溫度大幅升高，進(jìn)而影響整個電路的可靠工作，甚至是引發(fā)火災(zāi)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的過電壓保護(hù)的線性恒流電路。

本發(fā)明提供了一種過電壓保護(hù)的線性恒流電路，包括：

線性恒流電路，包括穩(wěn)壓元件、第一開關(guān)元件和阻抗元件，所述線性恒流電路連接于負(fù)載以實現(xiàn)對負(fù)載的恒流輸出；

保護(hù)電路，用于當(dāng)所述輸入電壓超過指定電壓范圍時，降低流過所述負(fù)載的工作電流，所述保護(hù)電路連接于所述穩(wěn)壓元件兩端，包括采樣電路和第二開關(guān)元件，所述采樣電路用于檢測所述輸入電壓的電壓值，所述第二開關(guān)元件連接至所述采樣電路，當(dāng)所述采樣電路檢測到所述輸入電壓超過所述指定電壓范圍時，所述第二開關(guān)元件開始工作，進(jìn)而降低流過所述負(fù)載的工作電流。

可選地，所述采樣電路連接所述負(fù)載的負(fù)端，用于采樣所述負(fù)載負(fù)端的電壓。

可選地，所述負(fù)載包括至少一個LED光源。

可選地，所述保護(hù)電路還包括：

分壓元件，用于由所述第二開關(guān)元件控制其對所述負(fù)載進(jìn)行分壓，進(jìn)而降低流過所述負(fù)載的工作電流，所述分壓元件一端連接至所述負(fù)載，另一端連接至所述阻抗元件。

可選地，所述第一開關(guān)元件包括功率三極管，所述阻抗元件包括采樣電阻；

所述功率三極管的基極連接至所述穩(wěn)壓元件的一端，其發(fā)射極連接至所述采樣電阻一端，其集電極連接所述負(fù)載；

所述穩(wěn)壓元件的另一端連接至所述采樣電阻的另一端；

所述穩(wěn)壓元件用于控制所述功率三極管的基極電壓保持恒定，從而控制所述功率三極管的發(fā)射極電流保持恒定，進(jìn)而控制所述功率三極管的集電極電流保持恒定，使得流過所述負(fù)載的工作電流保持恒定。

可選地，所述采樣電路包括第一檢測電阻和第二檢測電阻；

所述第一檢測電阻的一端連接所述功率三極管的集電極，另一端連接所述第二檢測電阻的一端，所述第二檢測電阻的另一端連接至所述穩(wěn)壓元件和所述采樣電阻相連接的一端；

當(dāng)所述輸入電壓超過所述指定電壓范圍時，所述第一檢測電阻和所述第二檢測電阻進(jìn)行分壓后，使得所述第二開關(guān)元件達(dá)到其工作電壓值，從而控制所述第二開關(guān)元件進(jìn)行工作。

可選地，所述第二開關(guān)元件為電位控制元件，所述電位控制元件連接至所述功率三極管的基極，用于拉低所述功率三極管的基極電壓，從而關(guān)斷所述功率三極管。

可選地，若第一檢測電阻和第二檢測電阻檢測到所述輸入電壓超過所述指定電壓范圍，則所述所述電位控制元件拉低所述功率三極管的基極電壓，從而關(guān)斷所述功率三極管，并且所述電位控制元件驅(qū)動所述分壓元件對所述負(fù)載進(jìn)行分壓，進(jìn)而降低流過所述負(fù)載的工作電流。

可選地，所述電位控制元件為驅(qū)動三極管；

所述驅(qū)動三極管的基極連接至所述第一檢測電阻和所述第二檢測電阻相連接的一端，其集電極連接至所述功率三極管的基極，其發(fā)射極連接至所述穩(wěn)壓元件和所述采樣電阻相連接的一端；

當(dāng)所述輸入電壓超過所述指定電壓范圍時，所述第一檢測電阻和所述第二檢測電阻進(jìn)行分壓后，使得所述驅(qū)動三極管達(dá)到其工作電壓值，從而控制所述驅(qū)動三極管進(jìn)行工作，并拉低所述功率三極管的基極電壓，關(guān)斷所述功率三極管。

可選地，所述分壓元件包括分壓電阻，所述分壓電阻的一端連接至所述功率三極管的集電極，另一端連接至所述功率三極管的發(fā)射極。

可選地，所述穩(wěn)壓元件為穩(wěn)壓二極管。

在本發(fā)明實施例中，當(dāng)輸入電壓位于線性恒流電路正常工作時的額定電壓范圍內(nèi)時，線性恒流電路正常工作，并實現(xiàn)對負(fù)載的恒流輸出。當(dāng)輸入電壓增大，且超過線性恒流電路正常工作時的額定電壓范圍時，保護(hù)電路開始工作，保護(hù)電路通過對負(fù)載分壓來降低流過負(fù)載的電流，有效地保證了負(fù)載的正常工作，并且，還可以有效避免線性恒流電路中的某些元件由于功耗增加而導(dǎo)致發(fā)熱損壞，進(jìn)而提高了過電壓保護(hù)的線性恒流電路的穩(wěn)定性和可靠性。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實施方式。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點和特征。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的現(xiàn)有技術(shù)中的三極管恒流電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的過電壓保護(hù)的線性恒流電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的過電壓保護(hù)的線性恒流電路的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的過電壓保護(hù)的線性恒流電路的等效電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種過電壓保護(hù)的線性恒流電路。參見圖2，過電壓保護(hù)的線性恒流電路1包括線性恒流電路101和保護(hù)電路102，其中，線性恒流電路101包括穩(wěn)壓元件10、第一開關(guān)元件11和阻抗元件12，線性恒流電路102連接于負(fù)載(圖2中未示出)以實現(xiàn)對負(fù)載的恒流輸出。保護(hù)電路102用于當(dāng)輸入電壓超過指定電壓范圍時，降低流過負(fù)載的工作電流，保護(hù)電路102連接于穩(wěn)壓元件10兩端，包括采樣電路100和第二開關(guān)元件110，采樣電路100用于檢測輸入電壓的電壓值，第二開關(guān)元件110連接至采樣電路100，當(dāng)采樣電路100檢測到輸入電壓超過指定電壓范圍時，第二開關(guān)元件110開始工作，進(jìn)而降低流過負(fù)載的工作電流。在該實施例中，負(fù)載可以為至少一個LED光源，LED光源的個數(shù)可以根據(jù)實際需要靈活選擇，本發(fā)明實施例對LED光源的個數(shù)不做具體限定。并且，該實施例中提及的負(fù)載并不限于LED光源，還可以是其他負(fù)載，本發(fā)明實施例對負(fù)載的類型也不做具體限定。

另外，該實施例中，輸入電壓的指定電壓范圍，通常是由電路的生產(chǎn)廠家進(jìn)行規(guī)定的，對于不同的電路設(shè)計其輸入電壓的額定電壓范圍不同，本實施例中的指定范圍指的是線性恒流電路在正常工作時，由廠家規(guī)定的一個輸入電壓的電壓值的范圍。

參見圖3，在本發(fā)明一實施例中，過電壓保護(hù)的線性恒流電路中的線性恒流電路為三極管恒流電路，在該線性恒流電路中穩(wěn)壓元件10可以為穩(wěn)壓二極管D1，第一開關(guān)元件11可以為功率三極管Q1，阻抗元件12包括采樣電阻R3和電阻R1，即，該三極管恒流電路主要包括穩(wěn)壓二極管D1、功率三極管Q1、采樣電阻R3以及電阻R1。在該實施例中，穩(wěn)壓元件10還可以是其他能夠?qū)崿F(xiàn)鉗位電壓的器件或電路，本發(fā)明實施例對此不做限定。

在三極管恒流電路中，功率三極管Q1的基極同時連接至穩(wěn)壓二極管D1的一端和電阻R1的一端，其發(fā)射極連接至采樣電阻R3一端，其集電極連接負(fù)載(的LED1至LEDN)的一端，穩(wěn)壓二極管D1的另一端連接至采樣電阻R3的另一端，電阻R1的另一端連接至負(fù)載的另一端。三極管恒流電路在工作時，穩(wěn)壓二極管D1將功率三極管Q1的基極電壓鉗位在恒定的電壓值，從而可以使得采樣電阻R3上的電壓值一定，進(jìn)而控制流過功率三極管Q1的發(fā)射極電流Ie保持恒定，由于流過功率三極管Q1的發(fā)射極電流Ie與集電極電流Ic基本一致，使得電流Ic保持恒定，進(jìn)而使得流過負(fù)載的電流值恒定。

繼續(xù)參見圖3，在本發(fā)明一實施例中，保護(hù)電路還可以包括分壓元件120。在該實施例中，采樣電路100用于檢測輸入電壓Vin的電壓值。第二開關(guān)元件110連接至采樣電路100，當(dāng)采樣電路100檢測到輸入電壓Vin超過指定電壓范圍時，第二開關(guān)元件110進(jìn)行工作來驅(qū)動分壓元件120工作。分壓元件120一端連接至負(fù)載，另一端連接至阻抗元件12，其用于由第二開關(guān)元件110控制其對負(fù)載進(jìn)行分壓，進(jìn)而降低流過負(fù)載的工作電流。當(dāng)分壓元件120工作時，對負(fù)載進(jìn)行分壓，進(jìn)而降低流過負(fù)載的工作電流。在本發(fā)明一實施例中，采樣電路100可以連接負(fù)載的負(fù)端，用于采樣負(fù)載負(fù)端的電壓。

在該實施例中，采樣電路100可以包括第一檢測電阻Ra和第二檢測電阻Rb，其中，第一檢測電阻Ra的一端連接功率三極管Q1的集電極，另一端連接第二檢測電阻Rb的一端，第二檢測電阻Rb的另一端連接至穩(wěn)壓二極管D1和采樣電阻R3相連接的一端。當(dāng)輸入電壓Vin超過指定電壓范圍時，第一檢測電阻Ra和第二檢測電阻Rb進(jìn)行分壓后，可以使得第二開關(guān)元件110達(dá)到其工作電壓值，從而控制第二開關(guān)元件110進(jìn)行工作。

第二開關(guān)元件110可以包括電位控制元件(如圖3中所示的驅(qū)動三極管Q2)，電位控制元件連接至功率三極管Q1的基極，用于拉低功率三極管Q1的基極電壓，從而關(guān)斷功率三極管Q1。其中，電位控制元件不僅可以為驅(qū)動三極管Q2，還可以是其他的器件或電路，只要可以實現(xiàn)拉低功率三極管Q1的基極電壓即可，本發(fā)明實施例對此不做限定。

當(dāng)電位控制元件為驅(qū)動三極管Q2時，驅(qū)動三極管Q2的基極連接至第一檢測電阻Ra和第二檢測電阻Rb相連接的一端，其集電極連接至功率三極管Q1的基極，其發(fā)射極連接至穩(wěn)壓二極管D1和采樣電阻R3相連接的一端。當(dāng)輸入電壓Vin超過指定電壓范圍時，第一檢測電阻Ra和第二檢測電阻Rb進(jìn)行分壓后，使得驅(qū)動三極管Q2達(dá)到其工作電壓值，從而控制驅(qū)動三極管Q2進(jìn)行工作，并拉低功率三極管Q1的基極電壓，關(guān)斷功率三極管Q1。

分壓元件120可以包括分壓電阻R2，分壓電阻R2的一端連接至功率三極管Q1的集電極，另一端連接至功率三極管Q1的發(fā)射極。

為了更加清楚地體現(xiàn)本發(fā)明實施例，現(xiàn)以圖3所示的過電壓保護(hù)的線性恒流電路為例，對過電壓保護(hù)的線性恒流電路的實現(xiàn)原理進(jìn)行詳細(xì)介紹。

參見圖3，過電壓保護(hù)的線性恒流電路包括三極管恒流電路和保護(hù)電路。其中，三極管恒流電路主要包括功率三極管Q1、穩(wěn)壓二極管D1、采樣電阻R3以及電阻R1，保護(hù)電路主要包括第一檢測電阻Ra、第二檢測電阻Rb、驅(qū)動三極管Q2以及分壓電阻R2。

當(dāng)輸入電壓Vin在指定電壓范圍內(nèi)時，保護(hù)電路不工作，三極管恒流電路工作，穩(wěn)壓二極管D1將功率三極管Q1的電壓鉗位在穩(wěn)定的電壓值，由于VR3＝VD1-Vbe，其中VD1和Vbe一定，因此VR3一定，從而控制流過功率三極管Q1的發(fā)射極電流保持恒定，進(jìn)而使得流過功率三極管Q1的集電極電流恒定，即流過負(fù)載(LED1至LEDN)的電流恒定，為負(fù)載提供了恒流驅(qū)動。

當(dāng)輸入電壓Vin增大并超過指定電壓范圍時，保護(hù)電路開始工作，保護(hù)電路的第一檢測電阻Ra、第二檢測電阻Rb進(jìn)行分壓后，A點的電位增加，從而使得驅(qū)動三極管Q2的基極電壓增大，進(jìn)而控制驅(qū)動三極管Q2導(dǎo)通工作。當(dāng)驅(qū)動三極管Q2導(dǎo)通工作時，根據(jù)三極管的特性可知，驅(qū)動三極管Q2的集電極電位被拉低，從而導(dǎo)致功率三極管Q1的基極電位被拉低，進(jìn)而關(guān)斷功率三極管Q1，并且由驅(qū)動三極管Q2驅(qū)動分壓電阻R2工作，實現(xiàn)對負(fù)載的分壓，進(jìn)而減小流過負(fù)載的電流，而根據(jù)LED的特性，負(fù)載LED1至LEDN在正常工作時，Vout基本保持不變，因此，減小了負(fù)載的功率損耗。

當(dāng)功率三極管Q1被關(guān)斷后，穩(wěn)壓二極管D1由于功率三極管Q1的基極電位被拉低而無法繼續(xù)工作。另外，雖然第一檢測電阻Ra、第二檢測電阻Rb、驅(qū)動三極管Q2和電阻R1均可以繼續(xù)工作，但是由于其此時的工作電流均較小，電路中的電流主要流經(jīng)負(fù)載、第一檢測電阻Ra和第二檢測電阻Rb，因此，此時圖3所示的過電壓保護(hù)的線性恒流電路結(jié)構(gòu)示意圖可以等效成如圖4所示的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。由圖4可知，此時的過電壓保護(hù)的線性恒流電路中負(fù)載、分壓電阻R2和采樣電阻R3均依次串聯(lián)，分壓電阻R2分擔(dān)了一部分輸入電壓Vin，從而使得流經(jīng)負(fù)載的電流值變小，進(jìn)而減少了系統(tǒng)的功耗。此時，流經(jīng)負(fù)載的電流以及系統(tǒng)的功耗主要由負(fù)載、分壓電阻R2和采樣電阻R3決定，因此，通過有效地控制分壓電阻R2的阻值大小，便可以在輸入電壓Vin超過指定電壓范圍時，將系統(tǒng)損耗控制在較小的范圍內(nèi)。

對于本發(fā)明實施例，為了保證本發(fā)明實施例的真實可靠性，還進(jìn)行了一些相關(guān)測試。當(dāng)輸入電壓Vin在指定電壓范圍內(nèi)時，利用電流表測試流過負(fù)載的電流維持恒定不變，當(dāng)輸入電壓Vin超過指定電壓范圍時，利用電流表測試流過負(fù)載的電流逐漸減小，直到功率三極管Q1關(guān)斷。

另外，當(dāng)輸入電壓Vin在指定電壓范圍內(nèi)時，利用功率計測試過電壓保護(hù)的線性恒流電路的總功耗，發(fā)現(xiàn)其總功率的變化值不大，當(dāng)輸入電壓Vin不斷增大時，功率計顯示的總功率也不會出現(xiàn)快速上升的情況，并且，此時利用溫度計測試電路中各個器件的溫度也并沒有大幅度的升高。

因此，本發(fā)明不僅可以有效地保證流過負(fù)載的電流恒定，還可以在輸入電壓過大時，降低流過負(fù)載的電流，從而有效避免了三極管恒流電路中的元件由于功耗增加而導(dǎo)致發(fā)熱損壞，進(jìn)而提高了過電壓保護(hù)的線性恒流電路的穩(wěn)定性和可靠性。

至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。