如何防止LED驱动器输出对地短路

在诸如汽车LED照明等应用中，由于驾驶员通常远离LED，因此需要增加短路保护功能，JOHN RICE在本文中介绍了如何防止LED驱动器输出对地短路。

非同步、升压、电源转换拓扑经常用于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。这个电感开关拓扑生成了实现LED电流调节所必要的依从电压，并且通常用于LCD背光应用中。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危险，就会产生灾难性的后果。限制电流并运行保护电路作为电子断路器能够防止这些灾难性的故障。

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。

图1. 基于非隔离式升压拓扑的LED驱动器电路

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。

图2. 一个分流监视器组件增加了保护功能

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。