升壓轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)單開路保護(hù)

典型高亮度LED升壓轉(zhuǎn)換器

我們常常對(duì)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行修改，以在單節(jié)鋰離子(Li-Ion)、堿性及其它應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)高亮度LED。在這些應(yīng)用中，LED串的電壓超出了電池或者電源軌電壓。在標(biāo)準(zhǔn)升壓圖1無(wú)開路保護(hù)LED驅(qū)動(dòng)器高壓升壓轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)配置結(jié)構(gòu)中，利用一個(gè)分壓器產(chǎn)生電路的反饋電壓VFB，從而對(duì)輸出電壓VOUT進(jìn)行監(jiān)控。轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓VFB始終都等于片上參考電壓VREF。這種拓?fù)錇樽赃m應(yīng)型，可用負(fù)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(fù)載電流依賴于升壓轉(zhuǎn)換器的片上參考電壓，其計(jì)算方法如下：

這種簡(jiǎn)單實(shí)施方法存在的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題是，LED串中出現(xiàn)的開路故障會(huì)移除負(fù)載電流的通路。當(dāng)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(yīng)，升壓轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器傳輸函數(shù)表明，當(dāng)轉(zhuǎn)換器接近其最大占空比時(shí)，可以產(chǎn)生高輸出電壓(VOUT)。請(qǐng)思考一個(gè)90%（常用值）典型最大占空比且5V輸入的升壓轉(zhuǎn)換器：

轉(zhuǎn)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(nèi)部或者外部開關(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(hù)措施的情況下操作電路，它還會(huì)給用戶帶來(lái)潛在危險(xiǎn)，并可能會(huì)在連接時(shí)損壞負(fù)載。

保護(hù)電路

在出現(xiàn)開路狀態(tài)時(shí)，負(fù)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?yàn)樗鼤?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(tǒng)保護(hù)，并且效率損失微乎其微。

當(dāng)負(fù)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?yàn)閂FB受到驅(qū)動(dòng)后等于內(nèi)部帶隙參考電壓VREF。因此，輸出保護(hù)電流默認(rèn)為：