通过监控开关模式占空比来诊断LED

正向电压的变化（VF） 表示一串串联的高亮度 LED（HB LED），可以指示一个或多个 LED 的劣化或完全故障。因此，该电路通过监控V来评估LED的健康状况F.

正向电压（VF） 的高亮度 LED（HB LED）经常被监控以评估 LED 的健康状况。V 的重大变化F可以指示一个或多个串联的 LED 的劣化甚至完全故障。

对于串联的多个 LED，它们的 V 之和F电压可以达到40V或更高，如果不参考地，则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，则无法测量 VF在PWM占空比的低部分，当LED不亮且V时F不存在。对于驱动三个串联LED的迟滞降压LED驱动器（MAX16820）（图1），必须在DIM为高电平时测量串的阳极和阴极电压。

图1.HB LED 的标准驱动器电路。

为了避免需要差分高压测量，您可以采用间接方法测量DRV引脚上的占空比。对于此特定 LED 驱动器，LED 串正向电压的一阶估计值为 VF= D × V在，其中D表示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）。该条件允许使用低压ADC或比较器，而这些ADC或比较器又可由LED驱动器的V供电。抄送输出（最大 10mA）。

图2所示为如何借助比较器（MAX9141）检测短路的LED。过滤器 R1C1将 DRV 上的交流 PWM 信号转换为直流电压 （VD） 与 D × V 成比例抄送.VD当其值大于（可能）其稳态值的 90% 时，应进行采样，这需要至少 2.3R 的周期1C1.由于比较器的锁存使能（LE）在LE为低电平时锁存输出，因此LE的置位时间不应早于2.3R1C1在昏暗变高后。R2C2与 D 结合使用2确保 LE 在 DIM 变低后立即取消断言。R型2C2值高于 R1C1，因此比较器在输入信号达到其稳态值的至少 90% 时使能。D2放电 C2在 DIM 变低后立即发生，一旦 LED 熄灭，就会锁存输出。

图2.将该比较器电路添加到图1电路中，可以检测短路的LED。

因为 Ref 低于 D × V在，比较器输出通常较低。如果 LED 短路失效，其正向电压会下降，并导致 DRV 的占空比下降。VD然后降至 Ref 以下，导致比较器输出变为高电平，表示 LED 短路。由于当DIM变为低电平时，输出锁存器，因此即使LED熄灭，错误信号仍保持置位。图3显示了正常操作与LED短路条件下的滤波DIM和DRV信号。

图3.对于图2电路，其中三个LED串联，200Hz DIM信号占空比为5%，这些图显示了滤波后的DRV信号VD（绿色）和滤波后的DIM信号（黄色）在正常工作（a）和一个LED短路（b）下获得。

对于具有系统的VIN= 12V 和三个串联 LED，其中LED每个 VF ≈ 3V 电压（图 3a），滤波后的 DRV 信号（绿色图）稳定在大约D × VCC= （9V/12V）5V = 3.75V.当滤波后的DIM信号（黄色图）低于2.5V时，比较器发生锁存，因此比较器在大约100μs后开始解释滤波后的DRV信号。 显然，VD高于比较器处于活动状态时的阈值Ref（红线）。

其中一个指示灯短路后（图3b），VD稳定在大约 （6V/12V）5V = 2.5V，不再超过阈值。这种情况导致比较器输出变高，表明其中一个LED短路。

滤波器常数R1C1和 R2C2取决于几个参数。截止频率应足够低，以正确滤除DRV信号，同时又足够小，以使滤波信号稳定在最短调光脉冲内可实现的稳态值附近。

该电路可以轻松调整以检测开路LED。当 LED 断开并停止传导电流时，DRV 占空比变为 100%（当 DIM 为高时）。如果随后交换比较器输入连接并将Ref置于略低于V的位置抄送，比较器输出在 LED 开路时变为高电平。

审核编辑：郭婷