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详解保护机制LED背光模组安全性升级

发布时间:2020-06-30 16:58:33 阅读: 来源:电热片厂家

现今已有越来越多电子产品采用LED背光模块,为确保背光模块性能,LED驱动IC的保护功能已格外受到重视。良好的保护机制必须针对拓扑的输入、输出与LED背光等部分,进行全面且完善的考虑,并要同时兼顾高LED驱动电流能力与电流平衡。

本文引用地址:然而,在LED背光模块开始大放异彩的同时,不得不同时思考着LED背光模块失效模式的预防,这可避免因其失效而产生使用安全性的疑虑,尤其当应用场合从家庭慢慢延伸至公共场合时,LED驱动集成电路(Driver IC)保护动作机制就显得格外重要。目前LED驱动IC主要保护机制分为对拓扑架构的保护,例如过电压保护(Over Voltage Protection, OVP)、过电流保护(Over Current Protection, OCP)、短路保护(Short Circuit Protection, SCP),其相关保护不外乎针对电性应用上的保护,或者是模块端、系统端制程相关的保护,而目的均以安全考虑或不损坏系统端组件;还有对LED灯条端的保护,例如LED开路保护(LED Open Protection, LOP)、LED短路保护(LED Short Protection, LSP);由于LED属于半导体物理组件,过高的操作电压及长时间的操作电流皆会造成LED组件损伤,因此如供电电压不稳、LED线路间或本身质量因素造成短路,或是开路都会使LED失效造成亮度差异,进而影响面板画面质量及LED的寿命。本文将针对不同的保护机制动作原理及判断机制做深入的探讨。

LED背光保护机制各有专长

一般应用于LED驱动的拓扑架构均以提供LED稳定电流为目标,再以输出与输入的电压关系选择适合的拓扑架构;相较于目前的应用,LED亮度与电流、应用的数量成正比,所以为求高亮度与多颗LED串联,其多串并联使用为现今背光模块大多数的应用方式。

而其所须提供驱动LED的电压也相较比输入电压高;此时升压式转换器(图2)就是一个相当不错的拓扑架构,但因其为升压架构,若有任何异常发生时,异常的高电压输出与高输入电流将是设计人员考虑的必要因素。

图2 升压转换器+多通道电流平衡

若把需配合电源系统的交流转直流的因素考虑进来,时下返驰式(Flyback)、半桥谐振(LLC)(图3)配合电流均流IC回授控制前级均是目前应用的主流。在此,将针对拓扑端的失效模式与LED端的失效模式应具备的保护机制逐一介绍。其相关LED背光保护机制有OVP、输入过电流保护、输出过电流短路保护、LED开路保护、LED短路保护、过温保护。

图3 多通道电流平衡

输出过电压保护的LED驱动多为升压式转换器(图4),如未有过电压保护,在回授讯号异常时,输出电压有可能超出组件所能承受电压,造成组件及LED损坏。因此LED驱动器的过电压保护设定保护点须考虑LED最大操作电压(图5),以求能正确保护LED及其他组件,且不会因为LED的零件误差造成保护误动作。

图4 LED驱动器过电压保护区块

图5 LED驱动器过电压保护时段

输入过电压保护主要是保护开关组件N型金属氧化物半导体场效晶体管(NMOS)及防止电感L发生饱和现象(图6),当输入电流过大时,升压式转换器会强制关闭NMOS(图7),限制最大输入电流。

图6 LED驱动器过电流保护区块

图7 LED驱动器过电流保护时机

输出过电流短路保护(图8)是当升压式转换器的二极管(Diode)未连接或输出短路到地时,LED驱动IC会判断回授系统异常,进而关闭LED驱动IC以防止能量继续输出而导致整个转换器的损坏或系统的烧毁(图9)。

图8 LED驱动器短路保护区块

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