过温保护电路、LED控制电路及LED灯具的制作方法

过温保护电路、led控制电路及led灯具
技术领域
1.本发明涉及电子及电器技术领域，具体地涉及一种过温保护电路、具备该过温保护电路的led控制电路及采用该led控制电路的led灯具。


背景技术：

2.led灯具由于其节能环保、使用寿命长、电光转换率高等诸多优点，近年来，led灯具已经有了逐步取代传统白炽灯成为应用最广泛的照明用具的趋势。
3.虽然led灯具的电光转化率相较于白炽灯有较大的提高，但不可避免的是，因为led负载及led驱动电路的工作，仍有一部分电能会以热能的形式发散。过高的热量聚集在led灯具中导致led负载温度较高时，不仅会对包括led负载在内的电路元器件造成衰减和破坏，还会影响led灯具的使用寿命。
4.现有技术中，通常使用有过温保护功能的ic芯片来试图解决上述问题。即在温度过高时，根据事先写入的程序，ic芯片会适当地降低整个led驱动电路的输出功率，即输出的功率随温度的升高而下降，从而降低led负载的输入功率，降低其发热效应，从而达到过温保护的功能。
5.然而，设计有过温保护功能的ic芯片，需要配置有相应的管脚，ic芯片的管脚数目又一定程度影响到ic芯片的成本及功能，且会受到ic芯片内部集成电路结构设计的限制。
6.因此，亟待提供一种方案，无需设置过温保护功能的ic芯片引脚，就能提供过温保护，从而避免持续的高温对电路结构产生破坏。


技术实现要素：

7.针对上述问题，本发明提供了一种过温保护电路，通过设置热敏电路，使得可以根据led负载温升的变化而调节电路的输出功率，稳定可靠地实现对电路过温保护。
8.本发明提供的过温保护电路，包括
9.电源；
10.led负载，一端与电源连接；
11.ic芯片，输入管脚与电源连接，输出管脚与led负载连接，片选管脚与gnd管脚之间连接有第一电阻；
12.开关电路，包含场效应管；
13.包括主线圈和辅助线圈的稳压绕组，主线圈连接在ic芯片的输出管脚与负载之间，与主线圈连接所述ic芯片的输出管脚的一端的辅助线圈的同名端接地；
14.热敏电路，一端连接稳压绕组的辅助线圈与主线圈连接负载的一端的同名端，另一端连接ic芯片的片选管脚，热敏电路的阻值随温度上升而下降；
15.续流二极管，其正极连接ic芯片的输出管脚，其负极连接led负载。
16.根据上述电路结构，在led负载工作时，ic芯片的片选管脚端的电压为固定值，同时片选管脚与gnd管脚之间连接有固定的第一电阻，因此由片选管脚流经第一电阻的电流
为恒定值。
17.进而通过在ic芯片和led负载设置稳压绕组，稳压绕组的主线圈为led负载提供恒定的输出电压，辅助线圈为热敏电路提供恒定的电压。此时，辅助线圈电流值与主线圈电流值相加为由片选管脚流经第一电阻的电流值。其中，辅助线圈电流值即为热敏电路中的电流值，而主线圈电流值为电路的输出电流值，亦即流经led负载的电流值。
18.因此，当例如出现led负载异常或者其他原因例如输入功率过高导致led负载温度升高，或者led驱动电路工作温度过高或者散热效果不好导致热量积累温度升高时，热敏电路的阻值会随温度上升而下降，导致流经热敏电路的电流值上升，亦即辅助线圈电流值上升，且因为辅助线圈电流值与主线圈电流值相加的和，即流经第一电阻的电流值为恒定值，随着辅助线圈电流值的上升，主线圈电流值下降亦即电路的输出电流值下降。因此，电路的输出功率下降，实现了输出功率随温度变化而变化。输出功率下降则使得led驱动电路及led负载的发热效应降低从而降低led负载的温度，进而实现对led负载及整个电路的过温保护。
19.在本发明的技术方案中，包含场效应管的开关电路，能够检测由ic芯片的输出管脚流经稳压绕组的主线圈的电流值。开关电路既可以内置集成于ic芯片电路，也可以在ic芯片外部连接在ic芯片与稳压绕组的主线圈之间。
20.另外，本发明的技术方案中，还能够通过改变热敏电路阻值的变化范围，进而改变电路输出功率的可调节范围，乃至改变电路中温度的可调节范围，以适应不同的电路输出要求。
21.在本发明的较优技术方案中，热敏电路由热敏电阻构成，热敏电阻的一端连接稳压绕组的辅助线圈与主线圈连接负载的一端的同名端，另一端连接ic芯片的片选管脚，其阻值可以随温度上升而下降，进而改变稳压绕组的辅助线圈电路中的电流与主线圈电路中的电流，从而实现电路的输出功率随温度变化而变化。采用热敏电阻构成热敏电路，电路结构简单，成本低廉，并且热敏电阻的阻值变化范围和阻值随温度变化的曲线都能够较为方便地进行选择，以适应不同的电路。
22.进一步地，在本发明的较优技术方案提供的过温保护电路中，热敏电路还包括与热敏电阻串联的分压电阻。根据本发明的优选技术方案，在热敏电阻连接的辅助线圈的电压不变的前提下，设置一个与热敏电阻串联的分压电阻，能够一定程度上减低流经热敏电阻的电流值，防止过大电流破坏热敏电阻的温度变化特性。并且，由于分压电阻的阻值是恒定且已知的，可以通过检测并监控分压电阻的电流值或电压值，计算得到热敏电阻的电压和电流值，实现对热敏电阻工作状态的检知。
23.更进一步地，在本发明的较优技术方案提供的过温保护电路中，热敏电路还包括二极管，正极连接热敏电阻，负极连接ic芯片的片选管脚。二极管的单向导通性能够保证ic芯片端不会对热敏电路进行反向的电压输出，从而保护热敏电路工作的安全性。
24.在本发明的较优技术方案中，过温保护电路还包括与热敏电路连接的放大电路。因为热敏电阻的额定工作电流通常较小，导致热敏电路的分流作用有限，电路输出电流的变化范围有限，进而电路输出功率的调整范围也有限。因此，设置放大电路能够扩大辅助线圈电流值的变化范围，提高分流作用，进而扩大电路输出功率的调整范围。
25.进一步地，在本发明的较优技术方案提供的过温保护电路中，放大电路包括
26.限流电阻，与热敏电路并联；
27.三极管，基极连接热敏电路，集电极连接限流电阻，发射极连接ic芯片的片选管脚。
28.通过上述包括三极管在内构成的放大电路，能够有效地放大热敏电路的电流值，进而扩大电路输出功率的调整范围。且三极管构成的放大电路的结构简单，电流放大倍数的调整容易实现。
29.在本发明的较优技术方案中，还提供了一种led控制电路，该led控制电路包括了上述的任何一项过温保护电路。因为采用了本发明的过温保护电路，所以该led控制电路的输出功率可以随led灯具的温度变化而变化，避免持续的高温对电路结构产生破坏，实现对电路过温保护的功能。
30.在本发明的较优技术方案中，还提供了一种led灯具，其控制电路包括上述的任何一项短路保护电路或led控制电路。该led灯具的控制电路的输出功率可以随温度变化而变化，从而实现了对电路过温保护的功能，并且能够避免持续的高温破坏led灯具的电路结构，影响led灯具的使用寿命。
附图说明
31.图1是本发明的实施例一中提供的一种过温保护电路示意图；
32.图2是本发明的实施例一中提供的另一种过温保护电路示意图；
33.图3是本发明的实施例二中提供的一种过温保护电路示意图；
34.图4是本发明的实施例三中提供的一种过温保护电路示意图。
35.附图标记说明：1-过温保护电路，2-电源，3-ic芯片，31-场效应管，4-led负载，51-第一电阻，52-第二电阻，53-第三电阻，54-第四电阻，55-第五电阻，6-稳压绕组，61-主线圈，62-辅助线圈，7-热敏电路，71-热敏电阻，72-分压电阻，73-二极管，8-续流二极管，9-放大电路，91-限流电阻，92-三极管。
具体实施方式
36.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。
37.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。
38.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。
39.实施例一
40.如图1所示，本发明的实施例一中提供了一种过温保护电路1，该过温保护电路1包括电源2；ic芯片3，ic芯片3的输入管脚hv与电源2连接，ic芯片3的输出管脚d与led负载4连接，片选管脚cs与gnd管脚之间连接有第一电阻51，dvp管脚通过第二电阻52接地，rth管脚通过第三电阻53接地，vadj管脚连接到串联的第四电阻54和第五电阻55之间；开关电路(未示出)，集成于ic芯片3的内部，包含场效应管31，场效应管31的源极连接ic芯片3的片选管脚cs，场效应管31的漏极连接ic芯片3的输出管脚d，；led负载4，其一端与电源2连接，另一端与稳压绕组6的主线圈61连接；稳压绕组6，包括主线圈61和辅助线圈62，主线圈61连接在ic芯片3的输出管脚d与led负载4之间，与主线圈61连接ic芯片3的输出管脚d的一端的辅助线圈62的同名端接地；热敏电路7，其一端连接稳压绕组6的辅助线圈62与主线圈61连接led负载4的一端的同名端，另一端连接ic芯片3的片选管脚cs，热敏电路7的阻值随温度上升而下降。续流二极管8，其正极连接ic芯片3的输出管脚d，其负极连接led负载4。
41.在本发明的实施例一提供的上述过温保护电路1中，正常工作状态下，ic芯片3的片选管脚cs的电压v
cs
为固定值，连接在ic芯片3的片选管脚cs与gnd管脚之间的第一电阻51的阻值r1也为固定值，因此可以得到流过第一电阻51电流为固定值i
r1
＝v
cs
/r1。
42.并且，如图1所示，过温保护电路1中设置有稳压绕组6，m、n为同名端，稳压绕组6能够起到提供稳定电压的作用。因为led负载4两端的电压稳定，且m、n为同名端，稳压绕组6能够为热敏电路7提供稳定的电压。又因为在ic芯片3内部，cs端与d端之间串联有内置mos管的开关电路(未示出)，用以检测流经稳压绕组6的主线圈61的电流，流经稳压绕组6的主线圈61的电流由ic芯片3的d端流入ic芯片3，并从ic芯片3的cs端流出。图1中片选管脚cs端连接的两条支路分别为在ic芯片3外部依次流经热敏电路7和辅助线圈62的回路，和在ic芯片3内部依次流经cs端与d端之间串联的开关电路(未示出)、主线圈61及led负载4的回路。同时，ic芯片3的cs端还具有连接第一电阻51的回路。由此可知，辅助线圈62电流值与主线圈61电流值相加，即为流经第一电阻51的电流i
r1
。其中，辅助线圈62电流值即为热敏电路7中的电流i
t
，而主线圈61电流值为电路的输出电流i
out
，即i
r1
＝i
t
i
out
。
43.综上所述，当例如出现led负载4异常或者其他原因例如输入功率过高或散热效果不好导致led负载4温度升高，或者led驱动电路工作温度过高或者散热效果不好导致热量积累温度升高时，即过温保护电路1的温度逐渐升高，热敏电路7的阻值r
t
随着温度升高而降低。此时，热敏电路7由稳压绕组6的辅助线圈62提供的电压值恒定，热敏电路7通过的电流i
t
升高，又因为i
r1
＝i
t
i
out
且流经第一电阻51的电流i
r1
恒定，电路的输出电流i
out
则会降低，因此，电路的输出功率也随之降低，从而降低led驱动电路及led负载4的发热效应。由此，过温保护电路1使得电路的输出功率能够随温度上升而下降，降低发热效应，从而避免持续的高温对电路结构或led负载4产生破坏，实现对电路过温保护的功能。
44.并且，电路的输出功率的变化范围可以随着热敏电路7的阻值r
t
的变化范围而变化，能够通过改变热敏电路7的阻值r
t
可变化调节范围，调节电路整体的温度变化范围，保证电路及其中的元件适应不同环境温度的要求。
45.参考图2，当ic芯片3内部未设有检测电流的开关电路时，可以将开关电路连接于ic芯片3的外部。其中，开关电路的场效应管31的源极连接ic芯片3的片选管脚cs，场效应管31的漏极连接ic芯片3的输出管脚d及续流二极管8，场效应管31的栅极连接ic芯片3的门管脚gate(未示出)。本实施方案中的其他电路结构及元器件，均与图1中实施方式相同，在此
不再赘述。由此，在ic芯片3内部未设有检测电流的开关电路时，连接于ic芯片3外部的开关电路同样能够检测由ic芯片3的输出管脚d流经稳压绕组6的主线圈61的电流值。
46.再则上述实施例中，无论是内置还是外接于ic芯片3的开关电路中均包含场效应管31，而在实际应用中，开关电路也可以采用三级管等其它元件实现电路开通关断的作用，在此不作限制。
47.另外，本实施例中的热敏电路7，其自身电路结构或电阻的选用，并无特别限制，只要是热敏电路7的阻值或等效阻值，可以随环境温度的升高而降低的电路结构，均可以实现本发明。
48.实施例二
49.如图2所示，作为本发明的一个优选实施例，本发明的实施例二中的其他电路结构均与实施例一相同，在此不再赘述。
50.本发明的实施例二与本发明的实施例一的不同之处在于，过温保护电路1的热敏电路7由热敏电阻71构成，热敏电阻71的阻值r
t
随温度上升而下降，作为热敏电路7的阻值r
t
，随着热敏电阻71的阻值r
t
下降而下降，热敏电路7由稳压绕组6的辅助线圈62提供的电压值恒定，热敏电路7中的电流i
t
升高，又因为i
r1
＝i
t
i
out
且流经第一电阻51的电流i
r1
恒定，电路的输出电流i
out
降低，电路的输出功率也随之降低。由此，过温保护电路1使得电路的输出功率能够随温度上升而下降，避免持续的高温对电路结构产生破坏，从而实现对电路过温保护的功能。
51.热敏电阻71的阻值变化范围和阻值随温度变化的曲线都能够较为方便地进行调整，以适应不同的电路输出要求，并且采用热敏电阻71构成热敏电路7，电路结构简单，成本低廉，方便在实际生产中大规模应用。
52.优选地，本发明的实施例二中，过温保护电路1的热敏电路7还包括分压电阻72，分压电阻72与热敏电阻71串联。在本发明的实施例二中，在热敏电阻71连接的稳压绕组6的辅助线圈62的电压不变的前提下，设置一个与热敏电阻71串联的分压电阻72，使热敏电路7中的总阻值增大，能够有效地减低热敏电路7中的电流值，对热敏电阻71起到保护作用，避免过大的电流对热敏电阻71造成损害，破坏其温度变化特性。再则，因为热敏电阻71电压值与分压电阻72电压值的和不变，并且分压电阻72的阻值是恒定且已知的，可以通过检测并监控流经分压电阻72的电流值或分压电阻72两端的电压值，计算得到热敏电阻71的电压值和电流值，实现对热敏电阻71工作状态的检知。检知到热敏电阻71的电压值和电流值，即可得到热敏电阻71当前的阻值，并通过热敏电阻71当前的阻值推知热敏电阻71当前的温度，进而可以根据当前温度调整电路的输出功率以调整环境温度，从而使电路工作在合适的环境温度下。
53.优选地，实施例二中过温保护电路1的热敏电路7还包括二极管73，其正极连接分压电阻72，负极连接ic芯片3的片选管脚cs。二极管73的单向导通性使得电流只能由热敏电路7方向流向ic芯片3，确保ic芯片3不会对热敏电路7进行反向的电压输出，从而实现对热敏电路7的保护。
54.实施例三
55.参考图3，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，实施例三中提供的过温保护电路1还包括放大电路9，与热敏电路7连接。本
发明的实施例三中的其他电路结构及元器件，均与实施例一或实施例二相同，在此不再赘述。
56.因为热敏电路7中的热敏电阻71额定工作电流通常较小，导致热敏电路7中的电流值i
t
的变化范围也较小，导致热敏电路7的分流作用有限，电路输出电流的变化范围有限，进而电路输出功率的调整范围也有限。因此，过温保护电路1中设置的放大电路9能够放大热敏电路7中的电流值i
t
的变化范围，提高热敏电路7的分流作用，进而扩大电路输出电流的调节变化范围，以扩大电路输出功率的可调整范围。
57.优选地，在本发明的实施例三中，放大电路9包括限流电阻91和三级管92。其中，限流电阻91与热敏电路7中的热敏电阻71和分压电阻72并联；三极管92的基极连接热敏电路7中的热敏电阻71，集电极连接限流电阻91，发射极连接ic芯片3的片选管脚cs。
58.上述过温保护电路1中，热敏电阻71的阻值r
t
随温度上升而下降，分压电阻72的阻值恒定且与热敏电阻71串联，热敏电路7的阻值r
t
下降时，热敏电路7中的电流值i
t
上升。因为热敏电路7中的热敏电阻72额定工作电流通常较小，三极管92的基极电流即热敏电路7中的电流值i
t
的变化范围也较小。而通过放大倍数为β的三极管92，电流值i
t
可以放大到βi
t
，从而显著地提高了热敏电路7中的电流值的变化范围，提高了热敏电路7的分流作用。
59.又因为i
r1
＝βi
t
i
out
且流经第一电阻51的电流i
r1
恒定，扩大电路输出电流i
out
的变化范围进而扩大了电路输出功率的调整范围。其中，限流电阻91串联在电路中，还能够防止电流过大对三极管92造成击穿等损伤。
60.因为三级管放大电路的结构简单，放大倍数易于调整，简单低廉的成本即可实现本发明的过温保护效果。而且三级管91不会对热敏电路7进行反向的电压输出，也确保了热敏电路7的安全工作。
61.本实施例中以三级管92为例进行了说明，但是，放大电路9中放大电流的结构也并不限于一个三极管92，还可以通过多个三级管组合，或者电流放大芯片等其他元件或电路来实现同样的放大效果。
62.实施例四
63.参考图1、2、3和4，本发明的实施例四还提供了一种led控制电路，包括了上述实施例一、二、三中的任意一种过温保护电路1。该led控制电路的输出功率能够随温度变化而变化，避免持续的高温对电路结构产生破坏，实现对电路过温保护的功能。
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，其控制电路包括了上述实施例一、二、三中的任意一种过温保护电路1或者其控制电路为上述实施例四中的led控制电路。该led控制电路的输出功率随温度变化而变化，实现了对电路过温保护的功能，并且能够避免持续的高温破坏led灯具的电路结构，损耗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。