LED电源开关机电流过冲保护电路应该这么设计

在LED电源的使用过程中，工程师通常需要为这种稳流开关电源提供多重保护，以此来保障整体系统的运行安全。在平时工作中，LED电源在开机、关机时是非常容易出现电流过冲现象的，为了防止过大的电流冲击对稳流开关电源中的配件造成损坏，我们必须进行开关机电流过冲保护电路的设置。本文将会就这一问题进行简要分析和介绍。

首先我们来看LED开关电源的开机电流过冲保护电路设置问题。在电源正常运行的过程中，由于电源滤波电容大，以及各延迟环节使得电流采样反馈值与给定值在调节器输入端不同，这些因素往往会导致负载电流上升过冲，实测过冲波形如下图图1所示。为了解决这一问题，我们可以将调节器给定端RC的值适当加大，调节以后的开机电流没有发生过冲，波形如图2所示。

图1 LED电源开机电流过冲

图2 LED电源正常开机电流

如果说开机电流过冲保护措施的设置比较简单，那么接下来我们要进行的LED稳流开关电源的关机电流过冲保护措施，就相对来说比较复杂一些了。在这里我们以一个30A/20V的稳流开关电源为例进行讲解。该电源系统采用控制电路单独供电，主电路的滤波电容在工作时存储了大量的电能。因此在切断总电源后，其中存储的电荷持续数秒才能放完。所以关机后单独供电的采样电路先关而主电路延迟关闭。调节器的给定输入端由主电路供电，即关机后调节器的采样输入端先降低，给定端缓慢降低，于是其输出误差电压增大，控制芯片增加PWM的占空比，由此导致了关机时负载电流的严重过冲，过冲时的电流波形如图3所示。

图3 LED电源关机时的电流过冲波形

图4 LED电源关机电流过冲保护电路

上图中，图4所展示的就是针对这种稳流开关型的LED电源所设计的关机电流过冲保护电路。通过电路图可以看出，该种电路能在3ms内迅速检测出交流电源是否关闭，并且在电源关闭后强行将调节器给定输入端的电压拉低，防止电流过冲。这一整个的运行过程如下：光耦U1、U2随被测电源的正负半周交替导通，当A点交流电压大于光耦中发光二极管的导通电压Von时光耦开启，C3通过光耦中三极管放电，使B点的电压达不到场效应管的开启电压。当交流电压小于Von时，光耦不导通，C3充电，B点的电压增加，此时应使C3的电压上升到场效应管阈值的时间大于光耦关闭的时间，以保证Q2不导通。在t1时刻交流电源断开，光耦输出呈高阻态，C2中存储的电荷经R1向C3充电，C3上的电压迅速增加，当B点电压大于场效应管的开启电压时，场效应管Q2导通，导通后可迅速将Vs拉低，图4中Vs是调节器的给定输入端电压。关机瞬间负载电流和图3中B点的波形如下图图5所示。

图5 B点和负载电流波形（1：B点波形；2：负载电流波形）

在整个LED电源的关机电流过冲保护电路中，当对R1和R4的参数进行改变时，可以同时改变给C3充电的时间。电阻R4选用较大阻值的，可以提高C3上的电压，同时延长C3的放电时间。C2的大小可以决定交流电源断电后维持该电路工作的时间。综上所述，设置合理的参数，便可保证在主电路电源没有完全关闭的情况下，保持Q2一直导通，即误差放大器的给定输入端一直为零，这种做法能够有效的避免电流过冲。