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保护背光显示器中的LED驱动程序是怎么实现的?

来源:analog 发布时间:2023-08-08

摘要: 当LED断开时,提出了保护升压转换器LED驱动器的几种电路思想。(如果没有保护,驱动器输出会破坏外部MOSFET和肖特基二极管。)包括led驱动IC (MAX1698)和比较器(MAX9060或MAX9028)。

led通常作为背光显示器的光源,它们通常在低电池电压下工作,例如由两个镍镉电池或一个锂离子电池产生的电压。集成电路(MAX1698 / MAX1698A)可以通过将电池电压提升到适合led的水平来简化这些应用。该芯片还可以调节LED电流,并包括用于调暗LED的亮度控制电路。LED阵列和IC应始终保持连接(图1)。


图1所示 该原理图说明了典型led背光驱动器的应用

如果您从IC断开LED阵列,则RFB中LED电流的损失允许FB(引脚6)的电压降至内部电流控制器阈值以下,导致设备开始增加其输出电压。不幸的是,MAX1698(像许多类似的设备)不能感知断开的led状态,因此其输出电压增加到可以破坏外部MOSFET和肖特基二极管的水平。这个问题存在于任何升压变换器;不仅仅是LED驱动器。

最简单的解决方案是在led上连接一个齐纳二极管(图2)。在这种情况下,一个16V的齐纳二极管工作良好(四个白光led下降约12V),但它必须能够耗散功率。当led消耗100mA或更多,有人断开它们时,齐纳必须耗散~1/6W。图3显示了该电路的一个可能的替代方案。


图2 图1电路中最简单的保护只增加了一个齐纳二极管


图3 在图1电路中添加齐纳二极管和晶体管,为MOSFET和肖特基二极管提供低功耗保护

它需要增加两个电阻和一个晶体管,但是图3电路在断开led时不会消耗额外的功率。它还节省了空间——齐纳器可以是一个0.5W的器件,电阻和BJT可以是标准的低功耗器件,可以像SOT23-3这样的小封装,或者更小。该电路在MOSFET漏极处检测输出电压,并通过控制其关断输入使驱动器(MAX1698)失效。您可以选择一个齐纳电压,以确保该电压在MOSFET的工作特性范围内。

换句话说,除非用户移除LED阵列,否则电路不会“工作”。在这种情况下,输出电压开始上升,当它达到齐纳电压时,电路跳闸并关闭IC。在关机模式下,当驱动器关闭外部MOSFET时,电感开始放电,这允许输出电压降至齐纳电压以下,并使驱动器关闭。驱动器重新启动,如果LED阵列保持未连接,则输出电压增加,直到超过齐纳电压,并再次触发保护。

由于输出电压在齐纳电压附近调节,当LED阵列重新连接时,该电路不会产生破坏性的电流尖峰。为了节省电池能量,它还允许外部控制关机模式(例如,使用微控制器,如图3所示),以关闭背光阵列。

另一种选择是图4的电路,它需要一个额外的比较器和三个电阻。这种方法还使用了小而低成本的组件,耗散的功率可以忽略不计。它感知肖特基二极管阴极的输出电压,并将电路操作限制为电阻分压器和驱动器的V(REF)输出(典型1.25V)设置的电压。


图4 更好的是,这个微小的比较器保护图1电路,耗电量很小,并且在pc板上占用很小的空间

该保护电路保持非活动状态,直到LED阵列被移除,并且(再次)其工作电压保持在所选MOSFET的限制范围内。比较器应该有一个开漏输出(MAX9060 / MAX9061或MAX9028),以允许微控制器通过外部控制关闭模式,如前所述,在需要时关闭背光阵列。

根据为电阻分压器选择的值,电路也消耗更少的功率。(它的静态电流只有几十微安。)最后但并非最不重要的是,该电路比其他两个电路更小,因为比较器采用微小的SOT23-5封装(MAX9060/MAX9061)或1 × 1.52mm UCSP 封装(MAX9028)。在LED背光应用中,当LED阵列断开连接时,所有三个电路都保护外部MOSFET和二极管。

这篇文章的类似版本出现在2009年7月6日的EE Times杂志上。



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