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LED开途经压保护电路的工作原理

作者:John Betten,德州仪器 (TI) 利用工程师
  要想保证 LED 串的亮度恒定,其驱动电流必需是可调节的。人们通常应用升压转换器将电压电平升压至足够高的程度,以使 LED 偏置并导通。调节 LED 串电流的典范方法是增加一个与 LED 串联的检测电阻器并将其两真个电压作为 脉宽调制 (PWM) 把持器的反馈输进。假如串联 LED 中某个 LED 或某段导线产生故障,则电路就会呈开路负载的状态。
  在这种情况下,电流检测电阻两真个电压降落到零。当通过增加 PWM 导通时间来晋升输出电压失败的时候,把持电路响应将尝试增加 LED 电流。在大多数情况下,输出电压会急剧飙升,直到输出电容、二极管和/或功率 FET 过应力并被损毁。应用图 1 所示的简略LED开途经压保护电路就可以避免呈现这种情况。


图 1 一个简略的 LED 驱动器过压保护电路

  该升压电路通过电阻 R14 丈量 LED 电流并实行电流模式把持。该电路把输出电压晋升到 30V 以上,以 0.35A 的调节电流驱动 10 个 LED。设计职员经常会添加串联电阻 R9 并利用它来丈量并验证反馈环路的稳固性。在实际利用中,可能会用零欧姆电阻调换这个电阻。图中给出的开路保护电路采用了 R9,它与齐纳二极管 D2 一起供给了更多的功效。
  在正常工作情况中,LED 电流取决于 0.26V 的 PWM 把持器内部参考电压除以 R14 电阻的值。由于 R14 两真个压降在正常工作条件下将一直保持在 0.26V,因此在 R5 和 R9 串联电阻的两端没有压降。R5 与 R9 之和将用来设定环路增益而不影响输出电流调剂点。D2 这时没有导通,由于它被有意设置为比正常输出电压高 20%。
  当开路 LED 产生故障时,D2、R9 和 R14 成为输出两真个负载。把持器会迫使输出电压升高,直到输出电压达到约 36V 为止。D2 开端导通,使电流通过 R9 和 R14 流向接地,从而把 TP1 上的感应电压晋升到 0.26V。这就向把持器供给了一个必不可少的反馈电压。输出调剂到 36V 左右,源电流即是 0.26V除以 51 欧姆(约即是 5mA)。这使 D2 上的功率降至最低。假如将 D2 直接接到 LED 串的两端,在开路期间的总输出电流将流经 D2,假如 D2 无力蒙受这样大的功率则会立即被烧毁。

  图 2 显示了开路测试时的 LED 电流和升压转换器的输出电压。LED 电流立即从 0.35A 降落到 0A,继而输出电压升高。齐纳二极管一旦达到 36V 的钳位电压,齐纳电流随即产生,调节过程也重新确立,输出电压将保持在 36V。由于把持环路的响应时间标题,在转换期间输出电压会呈现稍微的过冲。