升壓轉(zhuǎn)換器的簡單開路保護
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驅(qū)動高亮度LED的一種方法是對標準升壓轉(zhuǎn)換器拓撲進行修改，以驅(qū)動恒定電流通過負載。但是，這種實施方法存在一個嚴重問題，因為LED串中出現(xiàn)的開路故障會移除負載電流的通路。由于來自轉(zhuǎn)換器（此時在無反饋情況下工作）的高輸出電壓，這樣可能會對電路造成潛在損壞。本文為您介紹一種簡單的健壯開路故障保護方法，其使用一個齊納二極管和一個電阻器，并且對總效率的影響可以忽略不計。通過將一個高壓升壓轉(zhuǎn)換器配置為一個恒流驅(qū)動器，用于驅(qū)動3支高亮度白光LED，并在輸出端產(chǎn)生一個模擬故障狀態(tài)，我們可以驗證這種拓撲結(jié)構(gòu)的功能性。該電路將輸出電壓控制在某個安全水平，并在受保護狀態(tài)下減少輸出電流。
典型高亮度LED升壓轉(zhuǎn)換器
我們常常對轉(zhuǎn)換器進行修改，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。在標準升壓圖1無開路保護LED驅(qū)動器高壓升壓轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)配置結(jié)構(gòu)中，利用一個分壓器產(chǎn)生電路的反饋電壓VFB，從而對輸出電壓VOUT進行監(jiān)控。轉(zhuǎn)換器對輸出電壓進行調(diào)節(jié)，讓VFB始終都等于片上參考電壓VREF。這種拓撲為自適應(yīng)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。
負載電流依賴于升壓轉(zhuǎn)換器的片上參考電壓，其計算方法如下：
這種簡單實施方法存在的一個嚴重問題是，LED串中出現(xiàn)的開路故障會移除負載電流的通路。當沒有電流流過反饋電阻器RSET時，VFB被下拉至接地。作為響應(yīng)，升壓轉(zhuǎn)換器會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，當轉(zhuǎn)換器接近其最大占空比時，可以產(chǎn)生高輸出電壓(VOUT)。請思考一個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發(fā)生多次故障的可能性。這種電壓可能會超出內(nèi)部或者外部開關(guān)式器件或者無源組件的額定值。另外，如果在沒有采取保護措施的情況下操作電路，它還會給用戶帶來潛在危險，并可能會在連接時損壞負載。
保護電路
在出現(xiàn)開路狀態(tài)時，負載電流必須有一條備用通路。盡管將一個電阻器與LED串并聯(lián)可以提供一條通路，但其并不理想，因為它會引起巨大的效率損失。替代配置（圖2）由一個齊納二極管和一個電阻器組成，可提供足夠的系統(tǒng)保護，并且效率損失微乎其微。
當負載電流通路被移除時，輸出電壓上升，直到齊納二極管ZD1開啟，同時電流流經(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(qū)動后等于內(nèi)部帶隙參考電壓VREF。因此，輸出保護電流默認為：
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