升压转换器的简单开路保护
引言
负载电流依赖于升压转换器的片上参考电压,其计算方法如下:
这种简单实施方法存在的一个严重问题是,LED 串中出现的开路故障会移除负载电流的通路。当没有电流流过反馈电阻器 RSET 时,VFB 被下拉至接地。作为响应,升压转换器会尽可能地增加其工作占空比至最大值,目的是在反馈 (FB)针脚上维持正确的电压。利用理想化的升压转换器传输函数表明,当转换器接近其最大占空比时,可以产生高输出电压 (VOUT)。请思考一个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发生多次故障的可能性。这种电压可能会超出内部或者外部开关式器件或者无源组件的额定值。另外,如果在没有采取保护措施的情况下操作电路,它还会给用户带来潜在危险,并可能会在连接时损坏负载。
保护电路
输出电压被控制为齐纳二极管电压与参考电压的和:
通过平衡电路保护期间的 LED 电流感应误差和功耗来选择 RPRO 值。实际上,RPRO 的值应尽可能地大,以最小化齐纳二极管的功耗:
由于这两种电流一般都小于 1 μA,因此引起的误差非常小,在大多数实现中均可以忽略不计。
升压转换器经过配置,用于驱动 3 支高亮度白光 LED(260 mA)。典型参考电压为 1.229 V 时,将简化的负载电流用于方程式7中,计算得到RSET:
我们选用1mA值作为保护电流(IPRO),以计算RPRO值:
我们为 ZD1 选择一个 15V 齐纳二极管,以表现约 10V预计负载电压时的最小漏电流,同时还将输出控制在远低于升压转换器最大允许输出电压 (40V) 的某个值。输出电压被控制在齐纳二极管电压 (VZD1),其与转换器参考电压的和为:
利用选择的负载电流和保护电阻器,计算与预期负载电流的偏差(参见下列方程式 10)。数据表值200 nA用于反馈偏置电流 (IFB),1 μA 值则用于预计的齐纳二极管漏电流,VOUT 约为 10V。
标签: 开路保护
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