怎样防止LED驱动器输出对地短路

分享到:

在汽车LED照明等应用中,由于驱动器通常远离LED,因此有必要增加短路保护功能。本文将介绍如何防止LED驱动器输出对地短路。

异步、升压和电源转换拓扑通常用于LED驱动器等应用中。在这些应用中,输入电压(VIN)不足以正向偏置一组串联/并联LED灯串。这种电感开关拓扑产生实现LED电流调节所需的依从电压,通常用于LCD背光应用。例如,在远离驾驶员的汽车内部和外部照明等LED矩阵应用中,一旦发生输出对地短路的风险,就会产生灾难性的后果。限制电流并将保护电路作为电子断路器操作可以防止这些灾难性故障。


如图1所示,升压转换器的输入通过升压电感器(L1)和升压二极管(D1)物理连接至其输出端。因此,输出上的短路情况会使升压电感器饱和,其造成的电流尖峰足以损坏升压二极管。而更糟糕的是,此短路情况也会干扰到所有连接到输入端的器件,其中包括脉宽调制(PWM)控制器。很明显,在使用中这种拓扑时,需要某种类型的电路保护,来为远程LED供电。接下来将考虑设计一个多用途、低成本电路,此电路可被优化为保护升压转换器,并防止输入端出现短路负载情况。此外,我们将通过一个模拟电路来验证所需的响应。

驱动器


电流限制器和电子断路器
分流监视器(CSM)是一种高精度、高增益差分电流感测放大器,经常被用来监视输入和输出电流。图2显示的是其典型配置。这个特定器件集成了一个开漏比较器;此比较器可被设定为在预先设置的线路电流上跳变、锁存和复位。

驱动器


此比较器的输出可被用来控制一个可以在几毫秒内中断负载短路的外部MOSFET开关。除了在输出上出现故障情况时中断输入电流外,模拟输出还可以解决开关稳压器的所谓的"负输入阻抗"问题,阻止输入电流随输入电压的减少而增加。
通过将输入电流与输出电流以逻辑"或"的配置方式相连接,可实现对输入的钳制。如图3中所示,其目的是为了生成一个驱动PWM控制器的复合反馈信号。然后,CSM使输出电流反馈无效,并且强制LED电流在输入电压下降到一个预设电平以下时减少,从而限制输入电流。

驱动器


电路操作
图4显示了一个具有输出短路保护功能的升压转换器LED驱动器的电路实现方式。电路中显示的OsramOptoSemiconductorsOstar公司生产的LED是一款针对汽车前灯应用的器件,实际上是位于一块绝缘金属基板上的单片、LED。此器件具有额定值为2A的浪涌电流(少于10μs),以及电流为1A时18V的典型正向电压。DC/DC升压转换器感测反馈引脚上的正向LED电流,并且充分调整输出电压,以调节LED电流。LED电流由感测电阻器(RSNS)设定,它的值与PWM转换器的内部带隙基准成比例(RSNS=VREF/ILED)。使用一个具有低基准电压的升压转换器能够更轻松地实现较高的转换器效率,并减少组件热应力。

驱动器


虽然使用寿命可以长达50000小时以上,但LED对于温度和电过应力十分敏感,而且它们的动态阻抗特性经常会给开关稳压器组件的选择和控制环路的设计提出难题。这份操作说明书中对这些选择和设计难题进行了说明。按照这种方法开发出了图4中显示的电路仿真来分析LED驱动器/保护电路的复杂程度,并在各种不同的工作条件下预测电路运行方式。
为这项分析所选择的PWM控制器具有一个0.26V的反馈基准电压。所以,LED电流为1A时,LED感测电阻器的功率耗散只有0.26W。由于CSM具有值为50的增益,就需要一个小很多的感测电阻器来感测输出电流。当流经CSM分流电阻器的电流超过CSM感测电阻器设定的限值时,CSM增益和比较器阀值(R,R),PMOS导通晶体管中断负载电流-从而发挥电子断路器的作用。  

通过将复位引脚切换到低电平,可以复位锁存输出。但是,就本文而言,RESET已经被禁用,以检验响应速度。响应速度和峰值电流取决于许多变量。这些变量包括元件选择、CSM带宽、噪声滤波器、输出电容、FET选择和输出升压电感器。这些因素一起将影响转换器的输出阻抗。为了准确评估运行模式,我们以50ns的最大时间步进和0.001%的直流相对容限运运行仿真。该分析在TINA-TI中运行,工作频率为300kHz的升压转换器的5ms仿真可以在30秒内开始进入稳定状态。

 

 

继续阅读
电池PACK模组的短路保护

电池包(Pack)的短路安全问题,日益引起消费者的关注。除了pack层极的短路保护之外,模组层级还需考虑短路保护设计,而GBT31485也对短路模块有要求。下面我分享一些模块短路保护的思想,抛砖引玉。

怎样防止LED驱动器输出对地短路

在汽车LED照明等应用中,由于驱动器通常远离LED,因此有必要增加短路保护功能。本文将介绍如何防止LED驱动器输出对地短路。

ROHM开发出4通道线性LED驱动器“BD183x7EFV-M”

全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都)面向两轮/四轮机动车中应用日益普及的LED尾灯(刹车灯、后尾灯)、雾灯、转向灯等,开发出内置MOSFET的4通道线性LED驱动器IC“BD183x7EFV-M”(BD18337EFV-M / BD18347EFV-M)。

简析高效直流电机驱动器

长期以来,发动机控制一直处于研究和开发活动的前沿,其目标是在两个层面上找到有效和高效的微电子解决方案,即计算软件层面的解决方案和可在微电子层面集成的电力电子硬件电子方案。

新型汽车级背光LED驱动器优化设计

近日,罗姆宣布推出最新的LED驱动ICBD81A76EFV-M在仪表集群、中心信息显示和车载导航等方面对LCD背光进行了优化。与支持8英寸的液晶显示器的传统驱动程序不同,该IC提供6个通道的输出(每个通道120 mA),可支持10-12“级的LCD面板。同时,原始的Buck Boost控制确保与小型和大型LCD兼容,使用单个驱动程序。这使得开发一种适用于常规面板的通用液晶控制板设计成为可能,同时还可以开发最新的大型显示器。