升壓轉換器的簡(jiǎn)單開(kāi)路保護

典型高亮度LED升壓轉換器

我們常常對轉換器進(jìn)行修改，以在單節鋰離子(Li-Ion)、堿性及其它應用中驅動(dòng)高亮度LED。在這些應用中，LED串的電壓超出了電池或者電源軌電壓。在標準升壓圖1無(wú)開(kāi)路保護LED驅動(dòng)器高壓升壓轉換器結構配置結構中，利用一個(gè)分壓器產(chǎn)生電路的反饋電壓VFB，從而對輸出電壓VOUT進(jìn)行監控。轉換器對輸出電壓進(jìn)行調節，讓VFB始終都等于片上參考電壓VREF。這種拓撲為自適應型，可用負載代替反饋分壓器中的上層電阻器，從而保持恒定電流而非恒定電壓，如圖1中LED串所示。

負載電流依賴(lài)于升壓轉換器的片上參考電壓，其計算方法如下：

這種簡(jiǎn)單實(shí)施方法存在的一個(gè)嚴重問(wèn)題是，LED串中出現的開(kāi)路故障會(huì )移除負載電流的通路。當沒(méi)有電流流過(guò)反饋電阻器RSET時(shí)，VFB被下拉至接地。作為響應，升壓轉換器會(huì )盡可能地增加其工作占空比至最大值，目的是在反饋(FB)針腳上維持正確的電壓。利用理想化的升壓轉換器傳輸函數表明，當轉換器接近其最大占空比時(shí)，可以產(chǎn)生高輸出電壓(VOUT)。請思考一個(gè)90%（常用值）典型最大占空比且5V輸入的升壓轉換器：

轉換器輸出端高壓帶來(lái)發(fā)生多次故障的可能性。這種電壓可能會(huì )超出內部或者外部開(kāi)關(guān)式器件或者無(wú)源組件的額定值。另外，如果在沒(méi)有采取保護措施的情況下操作電路，它還會(huì )給用戶(hù)帶來(lái)潛在危險，并可能會(huì )在連接時(shí)損壞負載。

保護電路

在出現開(kāi)路狀態(tài)時(shí)，負載電流必須有一條備用通路。盡管將一個(gè)電阻器與LED串并聯(lián)可以提供一條通路，但其并不理想，因為它會(huì )引起巨大的效率損失。替代配置（圖2）由一個(gè)齊納二極管和一個(gè)電阻器組成，可提供足夠的系統保護，并且效率損失微乎其微。

當負載電流通路被移除時(shí)，輸出電壓上升，直到齊納二極管ZD1開(kāi)啟，同時(shí)電流流經(jīng)RPRO和RSET接地。輸出電流由RPRO和RSET的串聯(lián)組合決定，因為VFB受到驅動(dòng)后等于內部帶隙參考電壓VREF。因此，輸出保護電流默認為：