如何通过监控开关模式占空比来诊断 LED

一串串联连接的高亮度 LED （HB LED） 的正向电压 （VF） 的变化可以指示一个或多个 LED 的劣化或完全失效。因此，该电路通过监测 Vf 来评估 LED 的健康状况。

通常监控高亮度 LED （HB LED） 的正向电压 （VF） 以评估 LED 的健康状况。VF 的巨大变化可能表明一个或多个串联的 LED 性能下降甚至完全失效。

对于多个串联的 LED，它们的 VF 电压总和可能达到 40V 或更高，如果不以地为参考，那么该 VF 总和需要差分测量。作为第三个挑战（除了高压和差分测量），HBLED 通常使用脉宽调制 （PWM） 进行调光。如果是这样，当 LED 不亮且 VF 不存在时，您无法在 PWM 占空比的低部分测量 VF。对于驱动三个串联 LED 的迟滞降压 LED 驱动器 （MAX16820）（图 1），您必须在 DIM 高时测量灯串的阳极和阴极电压。

HB LED 的标准驱动电路。

为避免需要进行差分高压测量，您可以采用间接方法测量 DRV 引脚的占空比。对于这个特定的 LED 驱动器，LED 串正向电压的一阶估计值是 Vf = D × Vin，其中 D 代表 IC 开关模式部分产生的内部占空比（不要与 DIM 处的占空比混淆） 。 DRV 信号以地为参考，限制为 VCC （5V）。该条件允许使用低电压 ADC 或比较器，而后者又可由 LED 驱动器的 VCC 输出（最大 10mA）供电。

图 2 显示了如何借助比较器 （MAX9141） 检测短路 LED。滤波器 R1 C1 将 DRV 处的交流 PWM 信号转换为与 D × VCC 成正比的直流电压 （VD）。当 VD 的值大于（可能）其稳态值的 90% 时，应对其进行采样，这至少需要 2.3R1 C1 的周期。由于比较器的锁存使能 （LE） 在 LE 为低电平时锁存输出，因此在 DIM 变为高电平后，LE 应不早于 2.3R1 C1 置位。R2 C2 与 D2 结合确保 LE 在 DIM 变低后立即取消断言。R2 C2 值高于 R1 C1，因此当输入信号至少达到其稳态值的 90% 时，比较器使能。D2 在 DIM 变低后立即对 C2 放电，一旦 LED 熄灭，它就会锁存输出。

将此比较器电路添加到图 1 电路可检测 LED 短路。

由于 Ref 低于 D × VIN，比较器输出通常为低电平。如果 LED 发生短路故障，其正向电压会下降并导致 DRV 的占空比下降。然后 VD 下降到低于 Ref，导致比较器输出变高，表明 LED 短路。由于输出在 DIM 变低时锁存，因此即使 LED 关闭，错误信号仍保持有效。图 3 显示了正常操作与 LED 短路情况下的滤波后 DIM 和 DRV 信号。

对于具有三个串联 LED 和占空比为 5% 的 200Hz DIM 信号的图 2 电路，这些图显示了在正常操作 （a） 和一个 LED 下获得的滤波后的 DRV 信号 VD（绿色）和滤波后的 DIM 信号（黄色）短路（b）。

编辑：hfy