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故障安全型多芯片 LED 模块驱动器
接线图
2024年10月20日 19:23 21
admin
ED 的使用寿命取决于在所有可能的工作条件下，流经 LED 的电流是否能有效地保持在规定的限度内。对于多芯片 LED 模块，紧密封装的 LED 排列成串，其中多个 LED 串联、并联或串并联配置，共用一个恒定电流或电压源，并且每个 LED 串通常以在所有 LED 串中基本相等的调节电流驱动。虽然串电流的轻微不平衡不会导致亮度出现明显差异，但诸如复合正向电压（串联连接的所有 LED 的 VF 总和）等参数及其 对温度和流经它的正向电流 (IF) 大小的严格依赖性，以及其他与工艺相关的变化，使得长期的电流平衡成为一项艰巨的任务。此外，由于任何 LED、串发生故障，或者由于热点形成导致 LED 出现泄漏或效率降低的可能性，可能会进一步给这些 LED 带来更多负担，并导致 SSL 及其相关驱动源的寿命缩短，并最终导致灾难性故障。
开发此驱动器的目的是提供一种高效且容错的主力产品，特别是针对由串联或串并联组合配置的中功率和高功率 LED 组成的集成 LED 模块。与由分立功率 LED 制成的固态灯不同，如果集成 LED 芯片在运行过程中因电气或热应力而出现开路、短路或漏电，则无法更换/维修任何故障 LED。电路可处理此类事故并隔离故障灯串，而不会对功率预算造成任何损失或影响其他正常工作的灯串。
通过将 T5 与 T3 并联，每个电流吸收器中都加入了另一个功能。通常情况下，T5 保持关闭状态，直到漏极电压升至接近Vcc，在 R6 上产生足够的电压以驱动 T5 进入饱和状态，从而通过将栅极接地来使 MOSFET 断电。
R*的位置控制着 围绕 T1、T2 和 (R1+R*) 配置的电压控制电流源 ( V CCS)中恒定电流 ( I B ) 的大小，并据此生成适当的V GS 来驱动 MOSFET，此外它还提供模拟电流调光功能。原理图中的Ref节点作为紧急关闭功能提供，通过施加接近Vcc 的电压来禁用所有灯串，将恒定电流 I B推 至零。I B 等于：
IB = (Vcc-Ve) /(R1+R* )
性能：对于给定的元件值，正常灯串电流已设定为 1A 左右。可以看出，最坏情况电流通常保持在 1A 左右，除非灯串电流降至几 mA 或在极端漏电、短路或开路条件下变得微不足道。对于给定的元件值， I B 可以在 0.4mA 至 1.4mA 之间变化。如果需要，可以通过适当减小检测电阻 R5 来增加灯串电流。LED 和功率 MOSFET 必须安装在合适的散热器/金属芯 PCB 上，以避免热失控。
防止短路：如果某一串中的任何 LED 发生短路，SSL 将继续正常工作，但是，如果整个串发生短路，MOSFET 漏极处的电位将升至 Vcc，在这种情况下，相应的 MOSFET 将被禁用，迫使漏极电流为零。
防止 LED 漏电：如果某一串中的任何 LED 出现漏电，它将继续正常工作，但是，如果整个串出现漏电，MOSFET 的漏极将升至 Vcc，在这种情况下 MOSFET 将被禁用，迫使漏极电流为零。
开发此驱动器的目的是提供一种高效且容错的主力产品，特别是针对由串联或串并联组合配置的中功率和高功率 LED 组成的集成 LED 模块。与由分立功率 LED 制成的固态灯不同，如果集成 LED 芯片在运行过程中因电气或热应力而出现开路、短路或漏电，则无法更换/维修任何故障 LED。电路可处理此类事故并隔离故障灯串，而不会对功率预算造成任何损失或影响其他正常工作的灯串。
所提出的设计理念采用一种技术，通过向 LED 灯串所连接的多个电流敏感开关精确注入参考电流 ( I B )，使并联驱动的 LED 灯串在指定的调节电流范围内工作，并相应地在正常和预期的电气故障（可能在其使用寿命期间发生）下调整其大小，从而在短路、漏电或开路情况下提供容错保护，防止 LED 灯串中的电流不平衡。与其他电路不同，该电路的简单性、成本效益和效率除了其独创性之外，还具有许多其他优势。
通过将 T5 与 T3 并联，每个电流吸收器中都加入了另一个功能。通常情况下，T5 保持关闭状态，直到漏极电压升至接近Vcc，在 R6 上产生足够的电压以驱动 T5 进入饱和状态，从而通过将栅极接地来使 MOSFET 断电。
R*的位置控制着 围绕 T1、T2 和 (R1+R*) 配置的电压控制电流源 ( V CCS)中恒定电流 ( I B ) 的大小，并据此生成适当的V GS 来驱动 MOSFET，此外它还提供模拟电流调光功能。原理图中的Ref节点作为紧急关闭功能提供，通过施加接近Vcc 的电压来禁用所有灯串，将恒定电流 I B推 至零。I B 等于：
IB = (Vcc-Ve) /(R1+R* )
性能：对于给定的元件值，正常灯串电流已设定为 1A 左右。可以看出，最坏情况电流通常保持在 1A 左右，除非灯串电流降至几 mA 或在极端漏电、短路或开路条件下变得微不足道。对于给定的元件值， I B 可以在 0.4mA 至 1.4mA 之间变化。如果需要，可以通过适当减小检测电阻 R5 来增加灯串电流。LED 和功率 MOSFET 必须安装在合适的散热器/金属芯 PCB 上，以避免热失控。
防止短路：如果某一串中的任何 LED 发生短路，SSL 将继续正常工作，但是，如果整个串发生短路，MOSFET 漏极处的电位将升至 Vcc，在这种情况下，相应的 MOSFET 将被禁用，迫使漏极电流为零。
防止 LED 漏电：如果某一串中的任何 LED 出现漏电，它将继续正常工作，但是，如果整个串出现漏电，MOSFET 的漏极将升至 Vcc，在这种情况下 MOSFET 将被禁用，迫使漏极电流为零。
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