由于LED電源和驅動電路容易遭受過電流沖擊和短路故障而損壞,因此在驅動電路設計中要充分考慮各種故障狀態的保護措施,以提高電路的可靠性,從而降低返修率。泰科電子的LVR系列PPTC可以實現交流電源的過流和短路保護,ROV用于過電流沖擊和浪涌保護。POLYZEN系列是用于直流電源輸入口的過壓過流綜合保護元件,應用于LED串中的表面貼裝系列則是實現負載過流或斷路故障保護,如圖1所示。
在LED照明中,根據燈具應用場合的不同有不同的過熱保護方式,通常分為兩種。一種方式是達到規定溫度立即啟動關斷保護,如圖2所示,此種保護通常應用于道路交通信號燈。另一種方式是到一定溫度啟動保護,進行降電流驅動,如圖3所示,此種保護通常應用于室內照明和道路照明。
針對LED照明應用開發了一款PolySwitch產品在環境溫度65℃下可以保證350mA電流正常通過,可在環境溫度超過85℃時進行保護,通過合理設計、配置,可以分別以關斷或調暗的方式對LED燈具進行保護。
串并聯相結合的巨型陣列照明或景觀燈的過流和過熱保護在成本與保護方案的相互平衡中,通常有兩種保護方案可以采用:一是分路保護,如圖4所示,對多串的LED系統,可以在每支路上串聯一只PPTC分別進行保護。這種方式的好處是可以實現精確保護,不會因為某一支路的故障而導致整個LED燈具不工作,保護的可靠性好。二是主干路保護,如圖5所示,這種保護就是在LED燈具的主回路上串聯一只PPTC,對整個LED燈具進行保護。這種方式的好處是成本低,占板面積小。
此外,PPTC可以作為溫度傳感器與LED驅動器配合使用,實現LED陣列照明的過熱保護,如圖6所示,在大型矩陣式LED照明燈具中,由于LED串眾多且結構較為復雜,在實際應用中容易出現過熱故障,往往并不固定于某個特定的位置,因此單只過熱檢測器件很難提供完善的過熱保護。PPTC在正常工作下的低電阻以及正溫度系數特性,可以方便地將數只PPTC串聯于熱保護檢測電路中,實現多點過熱監控。將多個PPTC串聯、并安裝于可能出現過熱的部位。由于PPTC的低電阻,THRM引腳電平為0,電源電路正常工作。當LED燈具某處或多處發生過溫故障時,THRM回路中的一只或幾只PPTC受熱,電阻急劇上升,THRM引腳電平變為高電平,從而啟動LED驅動器的過熱保護電路,實現過熱關斷或過熱降低驅動電路輸出電流。這種解決方案對LED光源的過熱保護而言經濟有效。
PPTC由于其本身的諸多特點,非常適合于LED照明系統的過流和過熱保護,在設計中可以將PPTC安裝在金屬芯電路板或LED散熱板中,以實現最好的熱傳導,使PPTC保護更加及時、有效。此外,PPTC產品的封裝形式多樣,能根據要求定制封裝,靈活性很強。但過熱保護沒有標準解決方案,具體設計必須結合實際燈具,并進行充分驗證。
(審核編輯: 滄海一土)
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