【導讀】現(xiàn)如今LED驅(qū)動電路的設(shè)計備受重視，LED驅(qū)動器的應用過程中也經(jīng)常用到非同步、電源轉(zhuǎn)換拓撲、升壓等應用中。本文就來介紹非隔離式升壓拓撲的LED驅(qū)動電源設(shè)計。
非同步、升壓、電源轉(zhuǎn)換拓撲經(jīng)常用于LED驅(qū)動器等應用中。在這些應用中，輸入電壓（VIN）不足以正向偏置一組串聯(lián)/并聯(lián)LED燈串。這個電感開關(guān)拓撲生成了實現(xiàn)LED電流調(diào)節(jié)所必要的依從電壓，并且通常用于LCD背光應用中。例如在遠離駕駛員的汽車內(nèi)部和外部照明等LED矩陣應用中，一旦發(fā)生輸出對地短路的危險，就會產(chǎn)生災難性的后果。限制電流并運行保護電路作為電子斷路器能夠防止這些災難性的故障。
如圖1所示，升壓轉(zhuǎn)換器的輸入通過升壓電感器（L1）和升壓二極管（D1）物理連接至其輸出端。因此，輸出上的短路情況會使升壓電感器飽和，其造成的電流尖峰足以損壞升壓二極管。而更糟糕的是，此短路情況也會干擾到所有連接到輸入端的器件，其中包括脈寬調(diào)制（PWM）控制器。很明顯，在使用中這種拓撲時，需要某種類型的電路保護，來為遠程LED供電。接下來將考慮設(shè)計一個多用途、低成本電路，此電路可被優(yōu)化為保護升壓轉(zhuǎn)換器，并防止輸入端出現(xiàn)短路負載情況。此外，我們將通過一個模擬電路來驗證所需的響應。
圖1.基于非隔離式升壓拓撲的LED驅(qū)動器電路
電流限制器和電子斷路器
分流監(jiān)視器（CSM）是一種高精度、高增益差分電流感測放大器，經(jīng)常被用來監(jiān)視輸入和輸出電流。圖2顯示的是其典型配置。這個特定器件集成了一個開漏比較器；此比較器可被設(shè)定為在預先設(shè)置的線路電流上跳變、鎖存和復位。
非隔離式升壓拓撲的LED驅(qū)動器電路
圖2.一個分流監(jiān)視器組件增加了保護功能
此比較器的輸出可被用來控制一個可以在幾毫秒內(nèi)中斷負載短路的外部MOSFET開關(guān)。除了在輸出上出現(xiàn)故障情況時中斷輸入電流外，模擬輸出還可以解決開關(guān)穩(wěn)壓器的所謂的“負輸入阻抗”問題，阻止輸入電流隨輸入電壓的減少而增加。
通過將輸入電流與輸出電流以邏輯“或”的配置方式相連接，可實現(xiàn)對輸入的鉗制。如圖3中所示，其目的是為了生成一個驅(qū)動PWM控制器的復合反饋信號。然后，CSM使輸出電流反饋無效，并且強制LED電流在輸入電壓下降到一個預設(shè)電平以下時減少，從而限制輸入電流
圖3.輸入限流器依賴感測輸入和輸出電流
電路操作
圖4顯示了一個具有輸出短路保護功能的升壓轉(zhuǎn)換器LED驅(qū)動器的電路實現(xiàn)方式。電路中顯示的OsramOptoSemiconductorsOstar公司生產(chǎn)的LED是一款針對汽車前燈應用的器件，實際上是位于一塊絕緣金屬基板上的單片、LED。此器件具有額定值為2A的浪涌電流（少于10μs），以及電流為1A時18V的典型正向電壓。DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器感測反饋引腳上的正向LED電流，并且充分調(diào)整輸出電壓，以調(diào)節(jié)LED電流。LED電流由感測電阻器（RSNS）設(shè)定，它的值與PWM轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部帶隙基準成比例（RSNS=VREF/ILED）。使用一個具有低基準電壓的升壓轉(zhuǎn)換器能夠更輕松地實現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)換器效率，并減少組件熱應力。
圖4.具有短接負載故障保護功能的LED升壓驅(qū)動器電路
