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保护背光显示器中的LED驱动器

星星科技指导员 来源:ADI 作者:ADI 2023-06-12 10:16 次阅读

本文提出了几种电路思路,用于在LED断开时保护升压转换器LED驱动器。(如果没有保护,驱动器输出会损坏外部MOSFET肖特基二极管。包括LED驱动器IC(MAX1698)和比较器(MAX9060或MAX9028)。

这篇文章的类似版本出现在6年2009月《》日的EE Times杂志上。

LED通常用作背光显示器中的光源,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。IC (MAX1698/MAX1698A)通过将电池电压升压至适合LED的水平,可以简化这些应用。该芯片还调节LED电流,并包括用于调光LED的亮度控制电路。LED 阵列和 IC 应始终保持连接(图 1)。

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图1.该原理图说明了典型LED背光驱动器的应用。

如果断开LED阵列与IC的连接,RFB中的LED电流损失会使FB(引脚6)处的电压降至内部电流控制器阈值以下,从而导致器件开始增加其输出电压。遗憾的是,MAX1698(与许多类似器件一样)无法检测LED断开情况,因此其输出电压增加到可能破坏外部MOSFET和肖特基二极管的水平。任何升压转换器都存在此问题;不仅仅是 LED 驱动器。

最简单的解决方案是连接在 LED 上的齐纳二极管(图 2)。在这种情况下,16V齐纳二极管工作正常(四个白光LED下降约12V),但它必须能够耗散功率。当LED消耗100mA或更多电流并且有人断开它们时,齐纳二极管必须耗散~1/6W。该电路的可能替代方案如图3所示。

wKgaomSGg8aAdaemAABGbaLNatI064.png

图2.图1电路最简单的保护只增加了一个齐纳二极管。

wKgZomSGg8uAQrJ8AABWYKcJEmc995.png

图3.在图1电路中增加齐纳二极管和晶体管可为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,但当LED断开时,图3电路不会耗散额外的功率。它还节省了空间——齐纳二极管可以是0.5W器件,电阻器和BJT可以是标准的低功耗器件,采用SOT23-3等小型封装或更小封装。电路检测MOSFET漏极的输出电压,并通过控制驱动器关断输入来停用驱动器(MAX1698)。您可以选择齐纳电压,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,当达到齐纳电压时,电路跳闸并关断IC。与关断模式一样,当驱动器关断外部MOSFET时,电感开始放电,这允许输出电压降至齐纳电压以下,并使驱动器退出停机模式。驱动器重新启动,如果LED阵列保持未连接状态,输出电压将增加,直到超过齐纳电压,并再次触发保护。

由于输出电压围绕齐纳电压进行调节,因此当重新连接LED阵列时,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断模式(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所示电路,它需要一个额外的比较器和三个电阻。这种方法还使用小型低成本组件,功耗可以忽略不计。它检测肖特基二极管阴极的输出电压,并将电路操作限制在电阻分压器和驱动器V设定的电压范围内裁判输出(典型值为 1.25V)。

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图4.更好的是,这款微型比较器可保护图1电路,功耗小,印刷电路板占用空间也很小。

保护电路在移除 LED 阵列之前保持非活动状态,并且(再次)其工作电压保持在所选 MOSFET 的限制范围内。比较器应具有漏极开路输出(MAX9060/MAX9061或MAX9028),以便微控制器对关断模式进行外部控制,以便在需要时关断背光阵列。

根据为电阻分压器选择的值,该电路还消耗更少的功率。(它的静态电流是几十微安。最后但并非最不重要的一点是,该电路比其他两个电路小,因为比较器采用微型SOT23-5封装(MAX9060/MAX9061)或1×1.52mm UCSP。™封装(MAX9028)。当LED阵列断开时,所有三个电路均可在LED背光应用中保护外部MOSFET和二极管。

审核编辑:郭婷

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