启动过冲电流抑制电路 【技术领域】
本发明涉及过冲电流抑制电路，尤其涉及适用于恒流或恒压输出电路的启动过冲电流抑制电路。
背景技术
LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、响应快等优点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景照明等领域。随着LED光源价格的下降，LED灯具逐渐走进千家万户，其中较为广泛应用的为取代日光灯的LED条形灯。而目前市场上的LED条形灯产品，普遍存在着在开启瞬间先微亮一下接着有一个闪烁然后才正常发光的现象。这是由于启动瞬间电流的过冲造成的，因此引入简洁实用的过冲电流抑制电路来解决这个问题是非常具有现实意义的。
在现有技术中，如图1所示为中国专利(CN 101011172A)提出的的一种发光二极管驱动电路，该驱动电路包括恒流偏置模块以及恒流驱动模块，恒流偏置模块产生至少两个电压值不同的电压源，一个电压源提供恒流驱动模块的正常偏置电压，另一个电压源提供的电压值低于正常偏置电压，电路中还有一个控制模块，该控制模块用于控制恒流驱动模块与发光二极管之间通路电流的变化，发光二极通路断开时接低压偏置源，正常工作时才切换到常压偏置源，这样在启动瞬间，恒流驱动模块3产生的电流就会被限制，以实现抑制过冲的功能。该电路虽然具有一定的抑制过冲的能力，但其控制方式复杂，可靠性难以保证，且电路结构复杂，成本较高。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，而提供一种有效的启动过冲电流抑制电路。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：启动过冲电流抑制电路，包括过冲电流旁路电路、恒流或恒压控制电路以及负载限流电路，其特征在于：
所述的过冲电流旁路电路包括隔直电容C1、晶体管Q1、放电二极管D1和/或放电电阻R6；所述的隔直电容C1只在开机瞬间流过阶跃电流，关机时通过放电二极管D1和/或放电电阻R6放电，从而实现抑制输出过冲电流的功能；
所述的恒流或恒压控制电路包括采样电阻Rs、积分电容C2和抑制电阻R2，所述的采样电阻Rs串联在负载电流环中；在开机瞬间由于阶跃电流在抑制电阻R2上产生一个阶跃电压VR2，并迅速减小；当阶跃电压VR2减小到基准电压以下时，电流环开始正常工作，过冲电流旁路电路由于隔直电容C1的作用而关断；
所述的负载限流电路包括晶体管Q2、电容C4、电阻R4和稳压管Z2；由于电容C4和电阻R4的作用，使得加在Q2上的电压缓慢上升，经过一段短暂时间后才达到Q2的开启电压使其导通，从而使负载LED正常发光。
所述的恒流或恒压控制电路可以通过稳压集成电路Z1来实现，在开机瞬间由于阶跃电流在抑制电阻R2上产生一个阶跃电压VR2，使稳压集成电路稳压集成电路Z1的R脚电压在短暂时间内高于稳压集成电路Z1内部的基准电压，并迅速减小；当VR2减小到基准电压以下时，电流环开始正常工作，过冲电流旁路电路由于隔直电容C1的作用而关断。
所述的恒流或恒压控制电路可以通过运算放大器U1和直流偏置源S1来实现，在开机瞬间由于阶跃电流在抑制电阻R2上产生一个阶跃电压VR2，使运算放大器U1的反向端电压在短暂时间内高于同向端的直流偏置电压，并迅速减小；当反向端电压减小到偏置电压以下时，电流环开始正常工作，过冲电流旁路电路由于隔直电容C1的作用而关断。
本发明解决启动电流过冲问题的另一种技术方案为：启动过冲电流抑制电路，包括过冲电流旁路电路、恒流或恒压控制电路以及负载限流电路，其特征在于：
所述的过冲电流旁路电路包括隔直电容C1、晶体管Q1、放电二极管D1和/或放电电阻R6；所述的隔直电容C1只在开机瞬间流过阶跃电流，关机时通过放电二极管D1和/或放电电阻R6放电，从而实现抑制输出过冲电流的功能；
所述的恒流或恒压控制电路包括采样电阻Rs、积分电容C2和抑制电阻R2，所述的采样电阻Rs串联在负载电流环中；在开机瞬间由芯片的Vcc脚引入的阶跃电流使晶体管Q1开通，将抑制电阻R2上的电压短暂拉低至接近地电位，然后再迅速增大到基准电压，使电流环路开始正常工作，而过冲电流旁路电路由于隔直电容C1的作用而关断；
所述的负载限流电路包括晶体管Q2、电容C4、电阻R4和稳压管Z2；由于电容C4和电阻R4的作用，使得加在Q2上的电压缓慢上升，经过一段短暂时间后才达到Q2的开启电压使其导通，从而使负载LED正常发光。
所述的恒流或恒压控制电路可以通过稳压集成电路Z1来实现，在开机瞬间由芯片的Vcc脚引入的阶跃电流使晶体管Q1开通，将稳压集成电路Z1的R脚上的电压短暂拉低至接近地电位，然后再迅速增大到基准电压，使电流环路开始正常工作，而过冲电流旁路电路由于隔直电容C1地作用而关断。
所述的恒流或恒压控制电路可以通过运算放大器U1和直流偏置源S1来实现。
本发明的过冲电流旁路电路，只在开机瞬间利用阶跃电流作用于后面的恒流或恒压控制电路，使其基准电压短暂改变，从而实现抑制输出过冲电流的功能。所述的晶体管Q1可以是三极管也可以是MOSFET。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、所用元器件少，结构简单，成本低廉；
2、抑制过冲电流效果好，可以有效消除开启瞬间的微亮和闪烁现象；
3、适用拓扑广，不仅适用于BOOST电路等非隔离型拓扑，也适用于反激电路等隔离型拓扑。
4、可应用在各类恒流或恒压输出的变换器拓扑电路中。
根据本发明的第一种技术方案，一个典型的过冲电流旁路电路的实施方式为：所述的隔直电容C1的一端接晶体管Q1的集电极(或漏极)，另一端接晶体管Q1的基极(或栅极)和放电二极管D1的阴极，放电二极管D1的阳极接地，接晶体管Q1的发射极(或源极)直接或串联一个上拉电阻R1后接稳压集成电路Z1的R脚，晶体管Q1的集电极(或漏极)直接或串联一个上拉电阻R0后接芯片的Vcc脚。
根据本发明的第一种技术方案，另一个典型的过冲电流旁路电路的实施方式为：所述的隔直电容C1的一端接晶体管Q1的集电极(漏极)，另一端接晶体管Q1的基极(或栅极)和放电电阻R6的一端，R1的另一端接地，晶体管Q1的发射极(或源极)直接或串联一个上拉电阻R1后接稳压集成电路Z1的R脚，晶体管Q1的集电极(漏极)直接或串联一个上拉电阻R0后接芯片的Vcc脚。
根据本发明的第一种技术方案，第三种典型的过冲电流旁路电路的实施方式为：所述的隔直电容C1的一端接晶体管Q1的集电极(或漏极)，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)、放电二极管D1的阴极和放电电阻R6的一端，放电二极管D1的阳极和放电电阻R6的另一端接地，晶体管Q1的发射极(源极)直接或串联一个上拉电阻R1后接稳压集成电路Z1的R脚，晶体管Q1的集电极(或漏极)直接或串联一个上拉电阻R0后接芯片的Vcc脚。
根据本发明的第一种技术方案，一种典型的恒流或恒压控制电路的实施方式为：所述的稳压集成电路Z1的K脚接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接稳压集成电路Z1的R脚和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接稳压集成电路Z1的A脚和地。
根据本发明的第一种技术方案，另一种典型的恒流或恒压控制电路的实施方式为：所述的运算放大器U1的输出端接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接运算放大器U1的反向端和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端、晶体管Q1的发射极(源极)和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接地，直流偏置源S1的正极接运算放大器U1的同向端，负极接地。
根据本发明的第二种技术方案，一个典型的过冲电流旁路电路的实施方式为：所述的隔直电容C1的一端接控制芯片的Vcc脚，另一端接晶体管Q1的基极(或栅极)和放电二极管D1的阴极，放电二极管D1的阳极接地，晶体管Q1的发射极(或源极)接地，晶体管Q1的集电极(或漏极)接稳压集成电路Z1的R脚。
根据本发明的第二种技术方案，另一个典型的过冲电流旁路电路的实施方式为：所述的隔直电容C1的一端接控制芯片的Vcc脚，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)和放电电阻R6的一端，放电电阻R6的另一端接地，晶体管Q1的发射极(源极)接地，晶体管Q1的集电极(漏极)接稳压集成电路Z1的R脚。
根据本发明的第二种技术方案，第三种典型的过冲电流旁路电路的实施方式为：所述的隔直电容C1的一端接上拉电阻R0的一端，另一端接晶体管Q1的基极(或栅极)、放电二极管D1的阴极和放电电阻R6的一端，上拉电阻R0的另一端接芯片的Vcc脚，放电二极管D1的阳极、放电电阻R6的另一端和晶体管Q1的发射极(或源极)接地，晶体管Q1的集电极(或漏极)接稳压集成电路Z1的R脚。
根据本发明的第二种技术方案，一种典型的恒流或恒压控制电路的实施方式为：所述的稳压集成电路Z1的K脚接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接稳压集成电路Z1的R脚和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端和晶体管Q2的源极(或发射极)，采样电阻Rs的另一端接稳压集成电路Z1的A脚和地。
根据本发明的第二种技术方案，另一种典型的恒流或恒压控制电路的实施方式为：所述的运算放大器U1的输出端接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接运算放大器U1的反向端和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端、晶体管Q1的集电极(漏极)和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接地，直流偏置源S1的正极接运算放大器U1的同向端，负极接地。
根据本发明，所述的负载限流电路的实施方式为：晶体管Q2的漏极(或集电极)与负载LED的负端相连，晶体管Q2的源极(或发射极)与采样电阻Rs的一端、电容C4的一端和稳压管Z2的正极相连，晶体管Q2的栅极(或基极)与电容C4的另一端和稳压管Z2的负极以及电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与控制芯片的Vcc脚相连。
【附图说明】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为现有技术中抑制启动过冲电流的电路图。
图2为本发明第一种抑制启动过冲电流电路的实施方式。
图3为本发明第二种抑制启动过冲电流电路的实施方式。
图4为本发明第三种抑制启动过冲电流电路的实施方式。
图5为本发明第四种抑制启动过冲电流电路的实施方式。
图6为本发明第五种抑制启动过冲电流电路的实施方式。
图7为本发明第六种抑制启动过冲电流电路的实施方式。
图8为本发明第七种抑制启动过冲电流电路的实施方式。
图9为本发明第八种抑制启动过冲电流电路的实施方式。
图10为本发明第九种抑制启动过冲电流电路的实施方式。
图11为本发明第十种抑制启动过冲电流电路的实施方式。
图12为本发明第十一种抑制启动过冲电流电路的实施方式。
图13为本发明第十二种抑制启动过冲电流电路的实施方式。
【具体实施方式】
参照附图2，为本发明的一种启动过冲电流抑制电路。
在本实施方式中，所述的隔直电容C1的一端接控制芯片的Vcc脚，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)和放电二极管D1的阴极，放电二极管D1的阳极接地，上拉电阻R1的一端接晶体管Q1的发射极(源极)，另一端接TL431的R脚，晶体管Q1的集电极(漏极)接芯片的Vcc脚。
在本实施方式中，所述的稳压集成电路TL431的K脚接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接TL431的R脚和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接TL431的A脚和地。
在本实施方式中，所述的晶体管Q2的漏极(集电极)与负载LED的负端相连，晶体管Q2的源极(发射极)与采样电阻Rs的一端、电容C4的一端和稳压管Z2的正极相连，晶体管Q2的栅极(基极)与电容C4的另一端和稳压管Z2的负极以及电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与控制芯片的Vcc脚相连。
参照附图3，为本发明的第二种启动过冲电流抑制电路。
在本实施方式中，所述的隔直电容C1的一端接控制芯片的Vcc脚，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)和放电电阻R6的一端，R1的另一端接地，上拉电阻R1的一端接晶体管Q1的发射极(源极)，另一端接TL431的R脚，晶体管Q1的集电极(漏极)接芯片的Vcc脚。
在本实施方式中，所述的稳压集成电路TL431的K脚接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接TL431的R脚和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接TL431的A脚和地。
本实施方式的其他结构与前述的第一实施例类似。
参照附图4，为本发明的第三种启动过冲电流抑制电路。
在本实施方式中，所述的隔直电容C1的一端接控制芯片的Vcc脚，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)、放电二极管D1的阴极和放电电阻R6的一端，放电二极管D1的阳极和放电电阻R6的另一端接地，上拉电阻R1的一端接晶体管Q1的发射极(源极)，另一端接TL431的R脚，晶体管Q1的集电极(漏极)接上拉电阻R0的一端，上拉电阻R0的另一端接芯片的Vcc脚。
在本实施方式中，所述的运算放大器U1的输出端接控制芯片及开关管、积分电容C2的一端和电阻R5的一端，电阻R5的一端的另一端接电容C3的一端，电容C3的另一端接运算放大器U1的输出端，积分电容C2的另一端接运算放大器U1的反向端和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端、晶体管Q1的发射极(源极)和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接地，直流偏置源S1的正极接运算放大器U1的同向端，负极接地。
本实施方式的其他结构与前述的第一实施例类似。
参照附图5，为本发明的第四种启动过冲电流抑制电路。
在本实施方式中，所述的隔直电容C1的一端接控制芯片的Vcc脚，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)和放电二极管D1的阴极，放电二极管D1的阳极接地，上拉电阻R1的一端接晶体管Q1的发射极(源极)，另一端接稳压集成电路Z1的R脚，晶体管Q1的集电极(漏极)接芯片的Vcc脚。
在本实施方式中，所述的运算放大器U1的输出端接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接运算放大器U1的反向端和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端、晶体管Q1的发射极(源极)和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接地，直流偏置源S1的正极接运算放大器U1的同向端，负极接地。
本实施方式的其他结构与前述的第一实施例类似。
参照附图6，为本发明的第五种启动过冲电流抑制电路。
在本实施方式中，所述的隔直电容C1的一端接控制芯片的Vcc脚，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)和放电电阻R6的一端，R1的另一端接地，上拉电阻R1的一端接晶体管Q1的发射极(源极)，另一端接稳压集成电路Z1的R脚，晶体管Q1的集电极(漏极)接芯片的Vcc脚。
在本实施方式中，所述的运算放大器U1的输出端接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接运算放大器U1的反向端和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端、晶体管Q1的发射极(源极)和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接地，直流偏置源S1的正极接运算放大器U1的同向端，负极接地。
本实施方式的其他结构与前述的第一实施例类似。
参照附图7，为本发明的第六种启动过冲电流抑制电路。
在本实施方式中，所述的隔直电容C1的一端接控制芯片的Vcc脚，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)、放电二极管D1的阴极和放电电阻R6的一端，放电二极管D1的阳极和放电电阻R6的另一端接地，上拉电阻R1的一端接晶体管Q1的发射极(源极)，另一端接TL431的R脚，晶体管Q1的集电极(漏极)接上拉电阻R0的一端，上拉电阻R0的另一端接芯片的Vcc脚。
在本实施方式中，所述的运算放大器U1的输出端接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接运算放大器U1的反向端和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端、晶体管Q1的发射极(源极)和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接地，直流偏置源S1的正极接运算放大器U1的同向端，负极接地。
本实施方式的其他结构与前述的第一实施例类似。
参照附图8，为本发明的第七种启动过冲电流抑制电路。
在本实施方式中，所述的隔直电容C1的一端接控制芯片的Vcc脚，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)和放电二极管D1的阴极，放电二极管D1的阳极接地，晶体管Q1的发射极(源极)接地，晶体管Q1的集电极(漏极)接稳压集成电路Z1的R脚。
在本实施方式中，所述的稳压集成电路Z1的K脚接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接稳压集成电路Z1的R脚和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接稳压集成电路Z1的A脚和地。
本实施方式的其他结构与前述的第一实施例类似。
参照附图9，为本发明的第八种启动过冲电流抑制电路。
在本实施方式中，所述的隔直电容C1的一端接控制芯片的Vcc脚，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)和放电电阻R6的一端，放电电阻R6的另一端接地，晶体管Q1的发射极(源极)接地，晶体管Q1的集电极(漏极)接稳压集成电路Z1的R脚。
在本实施方式中，所述的稳压集成电路Z1的K脚接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接稳压集成电路Z1的R脚和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接稳压集成电路Z1的A脚和地。
本实施方式的其他结构与前述的第一实施例类似。
参照附图10，为本发明的第九种启动过冲电流抑制电路。
在本实施方式中，所述的隔直电容C1的一端接上拉电阻R0的一端，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)、放电二极管D1的阴极和放电电阻R6的一端，上拉电阻R0的另一端接芯片的Vcc脚，放电二极管D1的阳极、放电电阻R6的另一端和晶体管Q1的发射极(源极)接地，晶体管Q1的集电极(漏极)接稳压集成电路Z1的R脚。
在本实施方式中，所述的稳压集成电路Z1的K脚接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接稳压集成电路Z1的R脚和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接稳压集成电路Z1的A脚和地。
本实施方式的其他结构与前述的第一实施例类似。
参照附图11，为本发明的第十种启动过冲电流抑制电路。
在本实施方式中，所述的隔直电容C1的一端接控制芯片的Vcc脚，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)和放电二极管D1的阴极，放电二极管D1的阳极接地，晶体管Q1的发射极(源极)接地，晶体管Q1的集电极(漏极)接稳压集成电路Z1的R脚。
在本实施方式中，所述的稳压集成电路Z1的K脚接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接稳压集成电路Z1的R脚和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接稳压集成电路Z1的A脚和地。
本实施方式的其他结构与前述的第一实施例类似。
参照附图12，为本发明的第十一种启动过冲电流抑制电路。
在本实施方式中，所述的隔直电容C1的一端接控制芯片的Vcc脚，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)和放电电阻R6的一端，放电电阻R6的另一端接地，晶体管Q1的发射极(源极)接地，晶体管Q1的集电极(漏极)接稳压集成电路Z1的R脚。
在本实施方式中，所述的稳压集成电路Z1的K脚接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接稳压集成电路Z1的R脚和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接稳压集成电路Z1的A脚和地。
本实施方式的其他结构与前述的第一实施例类似。
参照附图13，为本发明的第十二种启动过冲电流抑制电路。
在本实施方式中，所述的隔直电容C1的一端接上拉电阻R0的一端，另一端接晶体管Q1的基极(栅极)、放电二极管D1的阴极和放电电阻R6的一端，上拉电阻R0的另一端接芯片的Vcc脚，放电二极管D1的阳极、放电电阻R6的另一端和晶体管Q1的发射极(源极)接地，晶体管Q1的集电极(漏极)接稳压集成电路Z1的R脚。
在本实施方式中，所述的运算放大器U1的输出端接控制芯片及开关管和积分电容C2的一端，积分电容C2的另一端接运算放大器U1的反向端和抑制电阻R2的一端，抑制电阻R2的另一端接采样电阻Rs的一端、晶体管Q1的集电极(漏极)和晶体管Q2的源极(发射极)，采样电阻Rs的另一端接地，直流偏置源S1的正极接运算放大器U1的同向端，负极接地。
本实施方式的其他结构与前述的第一实施例类似。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。