《電子技術應用》
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一個簡單的LED開路故障保護電路
摘要: 要保證LED串的亮度恒定,其驅動電流必須是可調節的。人們通常使用升壓轉換器來提升電壓電平,以使LED在足夠高的偏置時導通。調節LED串電流的典型方法是增加一個與LED相串聯的感應電阻并把其兩端的電壓作為PWM控制器的反饋輸入。如果LED串中某個LED或某段導線發生故障,則電路會呈開路負載的狀況。
Abstract:
Key words :

要保證LED串的亮度恒定,其驅動電流必須是可調節的。人們通常使用升壓轉換器來提升電壓電平,以使LED在足夠高的偏置時導通。調節LED串電流的典型方法是增加一個與LED相串聯的感應電阻并把其兩端的電壓作為PWM" title="PWM">PWM" target="_blank">PWM控制器的反饋" title="反饋">反饋輸入。如果LED串中某個LED或某段導線發生故障,則電路會呈開路負載的狀況。

這時,電流感應電阻兩端的電壓下降到零。當通過增加PWM導通時間來提升輸出電壓失敗的時候,控制電路響應將嘗試增加LED電流。在大多數情況下,輸出電壓將急劇飆升,直到輸出電容、二極管和/或功率FET過載與損毀。使用圖1所示的簡單的過壓保護" title="過壓保護">過壓保護電路可以避免出現這種情況。
 

圖1:一個簡單的LED驅動" title="LED驅動">LED驅動器過壓保護電路。


這個升壓電路通過電阻R14測量LED電流并實現電流模式控制。該電路把輸出電壓提升到30V以上,以0.35A的調節電流驅動10個LED。設計者常常加入串聯電阻R9并利用它來測量和驗證反饋回路的穩定性。在實際應用中,這個電阻可能會被零歐姆電阻替代。圖中給出的開路保護電路利用了R9,它與齊納二極管D2一起提供了額外的功能。
在正常工作情況,LED電流由0.26V 的PWM控制器內部參考電壓除以R14電阻值所決定。因為R14兩端的電壓降在正常工作條件下將一直保持在0.26V,在R5和R9串聯電阻的兩端沒有電壓降。R5與R9之和的作用是設定回路增益而不影響輸出電流調整點。D2這時沒有導通,因為它被有意設置為比正常輸出電壓高20%。

當LED發生開路故障時,D2、R9和R14成為輸出兩端的負載。控制器迫使輸出電壓升高,直到輸出電壓達到約36V。D2開始導通,使電流通過R9和R14流向接地,同時把TP1上的感應電壓提升到0.26V。這向控制器提供了一個必不可少的反饋電壓。輸出調整到36V左右,源電流等于0.26V除以51歐姆(約等于5mA)。這使D2上的功率降至最低。如果D2直接接到LED串的兩端,在開路期間的總輸出電流將流過D2,如果D2無力承受這樣大的功率則會立即燒毀。
 

圖2:開路LED測試結果。

 
圖2顯示了斷路測試時的LED電流和升壓轉換器的輸出電壓。LED電流立即從0.35A下降到0A,繼而輸出電壓升高。齊納二極管一旦達到36V的鉗位電壓,齊納電流隨即產生,調節過程也重新確立,輸出電壓將保持在36V。由于控制回路的響應速度問題,在轉換期間輸出電壓會出現小幅超調。 
 

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