导言
驱动高亮度LED的一种办法是对规范升压转换器拓扑进行修正，以驱动稳定电流经过负载。可是，这种施行办法存在一个严峻问题，因为LED串中呈现的开路毛病会移除负载电流的通路。因为来自转换器(此刻在无反应状况下作业)的高输出电压，这样或许会对电路形成潜在损坏。本文为您介绍一种简略的强健开路毛病维护办法，其运用一个齐纳二极管和一个电阻器，而且对总功率的影响能够忽略不计。经过将一个高压升压转换器装备为一个恒流驱动器，用于驱动 3 支高亮度白光 LED，并在输出端产生一个模仿毛病状况，咱们能够验证这种拓扑结构的功能性。该电路将输出电压控制在某个安全水平，并在受维护状况下削减输出电流。
典型高亮度 LED 升压转换器
咱们常常对转换器进行修正，以在单节锂离子(Li-Ion)、碱性及其它运用中驱动高亮度 LED。在这些运用中，LED 串的电压超出了电池或许电源轨电压。在规范升压图 1 无开路维护 LED 驱动器高压升压转换器结构装备结构中，运用一个分压器产生电路的反应电压 VFB，然后对输出电压 VOUT 进行监控。转换器对输出电压进行调理，让 VFB 一直都等于片上参阅电压 VREF。这种拓扑为自适应型，可用负载替代反应分压器中的上层电阻器，然后坚持稳定电流而非稳定电压，如图 1 中 LED 串所示。
负载电流依赖于升压转换器的片上参阅电压，其核算办法如下：
这种简略施行办法存在的一个严峻问题是，LED 串中呈现的开路毛病会移除负载电流的通路。当没有电流流过反应电阻器 RSET 时，VFB 被下拉至接地。作为呼应，升压转换器会尽或许地增加其作业占空比至最大值，意图是在反应 (FB)针脚上保持正确的电压。运用抱负化的升压转换器传输函数标明，当转换器挨近其最大占空比时，能够产生高输出电压 (VOUT)。请考虑一个90%(常用值)典型最大占空比且 5V 输入的升压转换器：
转换器输出端高压带来产生屡次毛病的或许性。这种电压或许会超出内部或许外部开关式器材或许无源组件的额外值。别的，如果在没有采纳维护措施的状况下操作电路，它还会给用户带来潜在风险，并或许会在衔接时损坏负载。
维护电路
在呈现开路状况时，负载电流必须有一条备用通路。虽然将一个电阻器与 LED 串并联能够供给一条通路，但其并不抱负，因为它会引起巨大的功率丢失。替代装备(图 2)由一个齐纳二极管和一个电阻器组成，可供给满足的体系维护，而且功率丢失微乎其微。
当负载电流通路被移除时，输出电压上升，直到齐纳二极管 ZD1 敞开，一起电流流经 RPRO 和 RSET 接地。输出电流由 RPRO 和 RSET 的串联组合决议，因为 VFB 遭到驱动后等于内部带隙参阅电压 VREF。因而，输出维护电流默以为：
咱们为齐纳二极管挑选一个电压，以使正常电路作业期间没有电流流经它。为了保证该二极管在正常运转期间图 2 有开路维护 LED 驱动器电路彻底封闭，所选电压应至少高于最大负载电压 2V，但小于升压转换器的规则最大输出电压。这样，电路规划人员便不会常常被逼增加输出%&&&&&%器 C2 和 C3 以及箝位二极管 SD1 的额外电压。
输出电压被控制为齐纳二极管电压与参阅电压的和：
经过平衡电路维护期间的 LED 电流感应差错和功耗来挑选 RPRO 值。实际上，RPRO 的值应尽或许地大，以最小化齐纳二极管的功耗：
进入电路的差错，由齐纳二极管的漏电流IZL以及升压转换器内部差错放大器的偏置电流 IFB 所引起。方程式 6是一个经过修正的传输函数，其包含了这些差错：
因为这两种电流一般都小于 1 μA，因而引起的差错十分小，在大多数完成中均能够忽略不计。
演示证明
图 3 维护电路激活示波器截屏作为一个运用举例，TI TPS61170 升压转换器 %&&&&&% 被装备为一个稳定电流 LED驱动器。在比如背光照明或许手电筒等运用中，它是驱动高亮度LED串的抱负升压转换器。3V-18V 输入规模答应运用较宽的电源规模，例如：2S 到 4S 锂离子或许 3S 到 12S 碱性电池组、USB或许 12V 电源轨。
升压转换器经过装备，用于驱动 3 支高亮度白光 LED(260 mA)。典型参阅电压为 1.229 V 时，将简化的负载电流用于方程式7中，核算得到RSET：
咱们选用1mA值作为维护电流(IPRO)，以核算RPRO值：
咱们为 ZD1 挑选一个 15V 齐纳二极管，以体现约 10V估计负载电压时的最小漏电流，一起还将输出控制在远低于升压转换器最大答应输出电压 (40V) 的某个值。输出电压被控制在齐纳二极管电压 (VZD1)，其与转换器参阅电压的和为：
运用挑选的负载电流和维护电阻器，核算与预期负载电流的差错(拜见下列方程式 10)。数据表值200 nA用于反应偏置电流 (IFB)，1 μA 值则用于估计的齐纳二极管漏电流，VOUT 约为 10V。
电路的方针负载电流为 260 mA。正如咱们所看到的那样，一旦组件理论值被方程式 10中的有效值替代，它们引起的差错将远多于维护电路自身带来的差错。
为了测验维护电路的运转状况，咱们运用一个 38 Ω 的电阻器十进位箱替代 LED 串，意图是模仿规划负载电流下 LED 串的电压。经过快速地将负载电阻从 38 Ω 改变为 1038Ω，能够模仿一次开路毛病。如图3所示，这种输出电流改变(绿色线条)标明晰负载阻抗的忽然改变。为了进行补偿，TPS61170 输出电压(黄色线条)上升，以从头到达规划负载电流。可是，这种改变不会一直如此，直到到达其最大占空比，输出电压稳定在了约 16V的箝位电压。
定论
咱们为您介绍了一种给装备为稳定电流LED 驱动器的升压转换器供给开路维护的简略办法。这种电路由一个齐纳二极管和一个附加电阻器组成，其将输出电压约束在一个安全水平，一起在负载呈现开路毛病时下降输出电流。别的，这种办法给负载电流核算进程带来了一些差错，并使正常电路运转期间的功率稍有下降，但这些影响都能够忽略不计。将一个升压转换器装备为一个 LED驱动器，并增加一个 15V 齐纳二极管和一个 1.2kΩ 电阻器，用于输出维护。这样便演示证明晰这种维护电路的功能性。该演示证明电路在模仿负载毛病状况下的输出体现契合咱们的预期。
