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多LED阵列的高效驱动方案

导读: 驱动一串LED而非并联的多个LED,提供了固有的电流匹配及更少的互连端子。在单一串断开连接的情况下,照明将会完全停止。

  在电器产品中,LED被越来越多地用于产生光,例如,在液晶电视背光应用中,LED替代了传统的冷阴极荧光灯(CCFL)。在工业及通用照明应用中,它逐渐替代了白炽灯、紧凑型荧光灯(CFL)和高强度灯。LED提供的光强与流过LED的电流大小成正比;耗散的功率与电流及LED正向电压成正比。

  光源和功率耗散最好是使用多个小电流的LED来分摊,而不是使用可能需要更高成本的PCB和将增加系统总成本的附加散热的少许大功率LED.例如,在液晶显示器(LCD)背光应用中,白光LED均匀地分布在LCD的一侧或几侧;在LED灯具中,为数众多的LED提供了更加散射的照明和在PCB和散热片上更好的散热。基于这两点理由,使用大量LED的方法便很常见了。

  驱动一串LED而非并联的多个LED,提供了固有的电流匹配及更少的互连端子。在单一串断开连接的情况下,照明将会完全停止。因此,较好的措施是引入一些冗余,并且最少并联两串LED.由此带来的结果是,偏置LED的阳极电压降低--这将可以提升安全性。

  另一方面,多串配置提供一致的光输出要求电流匹配。不同串的正向电压特性可能略有不同,从而需要予以监测,因为在使用线性驱动器时,这可能会导致过多的热耗散。驱动器电路检测LED开路和LED短路故障情况并持续工作至关重要。

  带升压转换器及线性驱动器的24V直流电源

  传统上,电视机包含一个提供24VDC的开关模式电源(SMPS)。相同的电源如今可以连接到DC-DC升压转换器,产生正向偏置长LED串所要求的高压(范围介于80V与200V之间)。升压转换器包含一个脉宽调制(PWM)控制器,例如安森美半导体公司的UC3843或NCP1252.然后,系统使用线性LED控制器,来对多串电流进行调节,并为升压转换器提供反馈,从而将阳极电压自动调节到尽可能地低,以将线性LED驱动器的功率耗散降至最低(如图1所示)。工作期间可能出现几种故障,而需要由控制器来处理。常见的问题包括LED通道开路及LED通道短路。

 

图1:带线性LED驱动器的DC-DC升压转换器模块图。

  LED开路保护

  在过压或LED串变为开路的情况下,升压转换器将增加阳极电压(VOUT),因为它试图调节流过LED通道的电流。峰值阳极电压必须限制到一个安全值(即“LED开路电压”),从而避免因超过额定电压而造成升压电路、其输出电容或线性驱动器损坏的情况发生。

  检测LED开路故障的一种方法,是将阳极端子连到分压电阻(Ra、Rb),并将中点连接到低压比较器(OCA输入),如图1所示。一旦阳极电压达到LED开路电压,LED驱动器就可以通过检测阴极被电流调节器电路下拉到地电位,识别出LED通道开路。然后,电源可以关闭并忽略开路的通道,直到系统复位或DC-DC升压电路关闭。通过使用漏极开路输出标志(OPEN),可将LED开路故障报告给系统(见图2波形)。LED开路电压可以设定为比与LED最大正向压降(低环境温度条件下)对应的最高阳极电压高出10%或20%.

 

图2:LED开路时的上电

 

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