一個(gè)簡單的LED開路故障保護(hù)電路設(shè)計(jì)

要保證LED串的亮度恒定，其驅(qū)動(dòng)電流必須是可調(diào)節(jié)的。人們通常使用升壓轉(zhuǎn)換器來提升電壓電平，以使LED在足夠高的偏置時(shí)導(dǎo)通。調(diào)節(jié)LED串電流的典型方法是增加一個(gè)與LED相串聯(lián)的感應(yīng)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(dǎo)線發(fā)生故障，則電路會(huì)呈開路負(fù)載的狀況。

這時(shí)，電流感應(yīng)電阻兩端的電壓下降到零。當(dāng)通過增加PWM導(dǎo)通時(shí)間來提升輸出電壓失敗的時(shí)候，控制電路響應(yīng)將嘗試增加LED電流。在大多數(shù)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(hù)電路可以避免出現(xiàn)這種情況。

圖1：一個(gè)簡單的LED驅(qū)動(dòng)器過壓保護(hù)電路。

這個(gè)升壓電路通過電阻R14測量LED電流并實(shí)現(xiàn)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(diào)節(jié)電流驅(qū)動(dòng)10個(gè)LED。設(shè)計(jì)者常常加入串聯(lián)電阻R9并利用它來測量和驗(yàn)證反饋回路的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，這個(gè)電阻可能會(huì)被零歐姆電阻替代。圖中給出的開路保護(hù)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(nèi)部參考電壓除以R14電阻值所決定。因?yàn)镽14兩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)電阻的兩端沒有電壓降。R5與R9之和的作用是設(shè)定回路增益而不影響輸出電流調(diào)整點(diǎn)。D2這時(shí)沒有導(dǎo)通，因?yàn)樗挥幸庠O(shè)置為比正常輸出電壓高20%。

當(dāng)LED發(fā)生開路故障時(shí)，D2、R9和R14成為輸出兩端的負(fù)載。控制器迫使輸出電壓升高，直到輸出電壓達(dá)到約36V。D2開始導(dǎo)通，使電流通過R9和R14流向接地，同時(shí)把TP1上的感應(yīng)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(diào)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(huì)立即燒毀。

圖2：開路LED測試結(jié)果。

圖2顯示了斷路測試時(shí)的LED電流和升壓轉(zhuǎn)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(dá)到36V的鉗位電壓，齊納電流隨即產(chǎn)生，調(diào)節(jié)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(yīng)速度問題，在轉(zhuǎn)換期間輸出電壓會(huì)出現(xiàn)小幅超調(diào)。