一個(gè)簡(jiǎn)單的LED開(kāi)路故障保護電路設計

要保證LED串的亮度恒定，其驅動(dòng)電流必須是可調節的。人們通常使用升壓轉換器來(lái)提升電壓電平，以使LED在足夠高的偏置時(shí)導通。調節LED串電流的典型方法是增加一個(gè)與LED相串聯(lián)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(gè)LED或某段導線(xiàn)發(fā)生故障，則電路會(huì )呈開(kāi)路負載的狀況。

這時(shí)，電流感應電阻兩端的電壓下降到零。當通過(guò)增加PWM導通時(shí)間來(lái)提升輸出電壓失敗的時(shí)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(guò)載與損毀。使用圖1所示的簡(jiǎn)單的過(guò)壓保護電路可以避免出現這種情況。

圖1：一個(gè)簡(jiǎn)單的LED驅動(dòng)器過(guò)壓保護電路。

這個(gè)升壓電路通過(guò)電阻R14測量LED電流并實(shí)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(dòng)10個(gè)LED。設計者常常加入串聯(lián)電阻R9并利用它來(lái)測量和驗證反饋回路的穩定性。在實(shí)際應用中，這個(gè)電阻可能會(huì )被零歐姆電阻替代。圖中給出的開(kāi)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(lián)電阻的兩端沒(méi)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(diǎn)。D2這時(shí)沒(méi)有導通，因為它被有意設置為比正常輸出電壓高20%。

當LED發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，D2、R9和R14成為輸出兩端的負載?？刂破髌仁馆敵鲭妷荷?，直到輸出電壓達到約36V。D2開(kāi)始導通，使電流通過(guò)R9和R14流向接地，同時(shí)把TP1上的感應電壓提升到0.26V。這向控制器提供了一個(gè)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(kāi)路期間的總輸出電流將流過(guò)D2，如果D2無(wú)力承受這樣大的功率則會(huì )立即燒毀。

圖2：開(kāi)路LED測試結果。

圖2顯示了斷路測試時(shí)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(chǎn)生，調節過(guò)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(wèn)題，在轉換期間輸出電壓會(huì )出現小幅超調。