摘要：  在LED驱动电源的初级保护电路中，压敏电阻器作为一款非线性过电压保护器件用来吸收雷电感应电压和瞬态操作浪涌电压等等，是众多LED驱动电源厂家在设计中首选的过电压保护方案。但是，由于压敏电阻不能通过持续的大电流，并且在响应过程中会因压敏电压的降低而逐渐失效的特性决定了压敏电阻在使用过程故障率居高不下的现实。

关键字：  驱动电源，  PTC热敏电阻，  过电压保护方案，  电解电容

一、 小功率LED驱动电源用复合型PTC热敏电阻

我公司于2007年初推出了一款复合型PTC热敏电阻，用来解决小功率LED驱动电源遇到的过压、过热、过流方面的防护问题。

在LED驱动电源的初级保护电路中，压敏电阻器作为一款非线性过电压保护器件用来吸收雷电感应电压和瞬态操作浪涌电压等等，是众多LED驱动电源厂家在设计中首选的过电压保护方案。但是，由于压敏电阻不能通过持续的大电流，并且在响应过程中会因压敏电压的降低而逐渐失效的特性决定了压敏电阻在使用过程故障率居高不下的现实。设计者们不得不将压敏电阻的尺寸和压敏电压参数逐步加大和提高，但提高压敏电压后高残压降会对电路产生不利影响。其次，NTC热敏电阻作为功率型浪涌抑制器，只在开关电源通电一瞬间对开关管、电解电容有冲击保护作用。正常工作过程中因其阻值较低，对线路脉冲、操作浪涌的影响则无能为力，特别是间隔较短时间的开关操作对使用NTC作浪涌抑制的开关电源则是致命伤害。另外，用在开关电源初级使用的保险管常会因瞬态过电压时压敏的响应使其熔断造成不必要的维护。在使用PTC热敏电阻作自恢复保险丝时，由于PTC热敏电阻的额定工作电流与环境温度紧密联系，为了兼顾PTC热敏电阻在最低工作电压，最高环境温度下的工作电流而使得PTC热敏电阻在常温或低温环境下过电压保护时的速度偏慢或不保护，使LED驱动电源后级电路出现故障的概率增大。由于以上原因，我们研发了一款恰当的复合型PTC热敏电阻，不用考虑较低的环境温度对反应速度的影响，并能恰当地降低浪涌电压及群脉冲等对LED驱动电源的影响。意外过电压时，nS级的短时间内立即响应，使电源电压钳位在压敏电阻的残压范围内，电源正常工作，过压降低后恢复到最初工作状态。具体是将一个PTC热敏电阻和一个压敏电阻封装在一起，利用压敏电阻过电压时产生的电流和温度使热敏电阻响应迅速，利用热敏电阻阻值上升对电压和电流的影响反过来对压敏电阻进行保护。由于有了热敏电阻和压敏电阻之间电流和电压的综合保护效果，在不担心压敏电阻损毁的前提下，在这款复合型PTC热敏电阻的设计中，我们对压敏电阻的压敏电压和热敏电阻的额定工作电流也做了大胆的设计：在保证保护效果的前提下尽可能大地设计了该产品的额定工作电流。

为了验证该复合型PTC热敏电阻长期工作的可靠性。我公司自2007年元月5日起到2007年2月5日结束，在高压老化寿命实验台上450V高压加电1分钟，断电5分钟。200只样品中，热敏电阻与压敏电阻均完好无损。这更加坚定了我公司对该产品的推广信心。我公司在于2007年3月19日对该复合型PTC热敏电阻申请了实用新型专利(专利号：ZL 2007 2 0049371.4)。在仪器仪表、家用电器和LED驱动的非线性开关电源的应用中，该产品可直接替换电路中的压敏电阻器、熔丝管、NTC热敏电阻(或限流电阻)，利用该原理来实现的过压、过流、过热保护是一款经济实用的有效选择。

附图1如下：

推荐选用型号：

二、 小功率LED驱动电源用PTC热敏电阻

在众多的LED驱动电源方案中，有部分电源由于体积、成本等方面的原因不能选用复合型PTC热敏电阻。我公司对此推出了：单热敏电阻的应用方案如图2所示：

在上述电路中，PTC热敏电阻具有熔丝管和NTC热敏电阻(或限流电阻)的双重功效，可直接代替线路中的熔丝管和NTC热敏电阻两个器件。但由于和压敏电阻没有热耦合的效果，不能对压敏电阻起到迅速的保护。建议将压敏电阻的压敏电压提升到DC471以上。因此，该方案不具备过电压防护效果。雷电感应时，由于残压降偏高，对后级电路的保护效果会稍差一些。由于热敏电阻的额定工作电流随环境温度的上升而下降的原因，使其也具备过流、过热、抑制浪涌的作用。

推荐选用型号：

更简单的电路如图3所示：

该电路中把图2所示的压敏电阻也省略了，仅靠后级电路的滤波电路对瞬态过压做些简单防护，此目的PTC热敏电阻相当于一个熔丝管和NTC热敏电阻(或限流电阻) 对后级电路的防护效果为过流、过热、抑制浪涌作用。

三、交流LED用PTC热敏电阻

在最近流行的不带驱动电源的AC LED灯中，用PTC热敏电阻的额定工作电流随环境温度变化而变化的特性，调节交流LED灯在高温环境下的通过电流来延长LED灯的寿命，也是时下流行的一个趋势。如图4所示：3W的交流LED灯

某型号的PTC热敏电阻产品在50℃时的额定工作电流为14mA，并联后的等效阻值为300Ω，当环境温度升为60℃时热敏电阻阻值上升，此时等效电阻值为3K，根据此原理可调节高温时流过LED的电流。并联不同的阻值，可达到不同的调节比例，由此延长LED的使用寿命。

在如图5所示的电路交流LED灯中:

由于该电路设计了一颗复合型PTC热敏电阻，使该产品更具备防过压、防过流、调节高温电流的最佳效果。

四、LED驱动芯片反馈电路用PTC热敏电阻

由于在一定的电流下LED芯片的寿命有随环境温度的升高而降低的特性，在众多厂商推出的设计方案中，有部分芯片设计了FB端口，该端口的取样电阻随周围环境温度的变化而变化，而调整不同环境温度下输出电流的大小来达到延长LED芯片寿命的目的，我公司针对该类型应用的产品的型号是MZ11-08B030-050RM和MZ11-08B040-080RM，该产品在70℃环境温度时能调节20%的输出电流，有效延长灯具的使用寿命。

五、大功率LED电源防雷用碟型热压敏过压保护器

在大功率LED的路灯的LED驱动电源中，由于其使用的环境较为恶劣，一般较易受到雷电感应或异常过电压的影响;如空旷地带高立的路灯杆成为空气中带电云层的泄放通道受到雷击;由于用电量降低导致供电压偏高后叠加的操作浪涌等等都会使大功率LED路灯驱动电源的过压保护和防雷保护面临一个尴尬的局面：如果选择压敏电压偏高的压敏电阻，则会因残压降偏高对后级电路的保护效果不理想;如果选择压敏电压较低的压敏电阻，则会因压敏电阻的频繁响应而失效返修的比例过大增加维护成本。怎样选择一颗较低压敏电压又不会因频繁响应而失效的压敏电阻是众多大功率LED驱动电源设计者们解不开的难题。

据此我公司根据复合型PTC热敏电阻器热压敏热耦合的综合保护效果，设计了一款碟型热压敏过压保护器，并于2011年1月19日对该复合型PTC热敏电阻申请了实用新型专利。如图6所示：

这是一颗压敏电阻器和两颗PTC热敏电阻器组合在一起的过压保护器。由于，热压敏电流和电压之间的综合保护效果，我们选择了DC431的压敏电阻应用在AC220V的交流电源环境中，我们设计了两颗PTC热敏电阻器左右对称装配。这种独特的双保险结构不仅增加了该产品的热容量，也使过电压保护器件的并联使用成为一种简单的可能。