非同步、升壓、電源轉(zhuǎn)換拓撲經(jīng)常用于LED驅(qū)動器等應(yīng)用中。在這些應(yīng)用中，輸入電壓（VIN）不足以正向偏置一組串聯(lián)/并聯(lián)LED燈串。這個電感開關(guān)拓撲生成了實現(xiàn)LED電流調(diào)節(jié)所必要的依從電壓，并且通常用于LCD背光應(yīng)用中。例如在遠離駕駛員的汽車內(nèi)部和外部照明等LED矩陣應(yīng)用中，一旦發(fā)生輸出對地短路的危險，就會產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。限制電流并運行保護電路作為電子斷路器能夠防止這些災(zāi)難性的故障。

如圖1所示，升壓轉(zhuǎn)換器的輸入通過升壓電感器（L1）和升壓二極管（D1）物理連接至其輸出端。因此，輸出上的短路情況會使升壓電感器飽和，其造成的電流尖峰足以損壞升壓二極管。而更糟糕的是，此短路情況也會干擾到所有連接到輸入端的器件，其中包括脈寬調(diào)制（PWM）控制器。很明顯，在使用中這種拓撲時，需要某種類型的電路保護，來為遠程LED供電。接下來將考慮設(shè)計一個多用途、低成本電路，此電路可被優(yōu)化為保護升壓轉(zhuǎn)換器，并防止輸入端出現(xiàn)短路負載情況。此外，我們將通過一個模擬電路來驗證所需的響應(yīng)。


電流限制器和電子斷路器

分流監(jiān)視器（CSM）是一種高精度、高增益差分電流感測放大器，經(jīng)常被用來監(jiān)視輸入和輸出電流。圖2顯示的是其典型配置。這個特定器件集成了一個開漏比較器；此比較器可被設(shè)定為在預(yù)先設(shè)置的線路電流上跳變、鎖存和復(fù)位。

非隔離式升壓拓撲的LED驅(qū)動器電路


此比較器的輸出可被用來控制一個可以在幾毫秒內(nèi)中斷負載短路的外部MOSFET開關(guān)。除了在輸出上出現(xiàn)故障情況時中斷輸入電流外，模擬輸出還可以解決開關(guān)穩(wěn)壓器的所謂的“負輸入阻抗”問題，阻止輸入電流隨輸入電壓的減少而增加。

通過將輸入電流與輸出電流以邏輯“或”的配置方式相連接，可實現(xiàn)對輸入的鉗制。如圖3中所示，其目的是為了生成一個驅(qū)動PWM控制器的復(fù)合反饋信號。然后，CSM使輸出電流反饋無效，并且強制LED電流在輸入電壓下降到一個預(yù)設(shè)電平以下時減少，從而限制輸入電流


電路操作

圖4顯示了一個具有輸出短路保護功能的升壓轉(zhuǎn)換器LED驅(qū)動器的電路實現(xiàn)方式。電路中顯示的OsramOptoSemiconductorsOstar公司生產(chǎn)的LED是一款針對汽車前燈應(yīng)用的器件，實際上是位于一塊絕緣金屬基板上的單片、LED。此器件具有額定值為2A的浪涌電流（少于10μs），以及電流為1A時18V的典型正向電壓。DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器感測反饋引腳上的正向LED電流，并且充分調(diào)整輸出電壓，以調(diào)節(jié)LED電流。LED電流由感測電阻器（RSNS）設(shè)定，它的值與PWM轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部帶隙基準(zhǔn)成比例（RSNS=VREF/ILED）。使用一個具有低基準(zhǔn)電壓的升壓轉(zhuǎn)換器能夠更輕松地實現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)換器效率，并減少組件熱應(yīng)力。