以單個電流環路驅動多串LED

中心議題：
*自動檢測LED串開路并作相應調整
解決方案：
*在每串LED底部增加一個感測電阻，僅使用一個控制環路
* 用于開路的LED串的PNP及NPN晶體管自動關閉，從環路移除這串LED的反饋電壓

眾所周知，LED最好以恒流源來驅動。就要求較小電流的LED應用而言，線性驅動方案用起來就不錯。但在LED要求更大電流時，就需要開關電源設計了。如果應用中僅有一個LED串工作，控制就很簡單直接。但如果有多串LED，控制就變得復雜。例如，需要顧及的一項因素是：如果多串LED中的某串LED開路該怎么辦。如果使用電流模式控制，那么一般情況下，原本流經開路的那串LED的電流這時就被迫分流到余下的LED串中，增大了這些LED串的電流，并縮短其使用壽命，而這種狀況并非好事。本篇設計注釋將介紹一種自動檢測LED串開路并作相應調整的方法。

通常以恒流模式使用開關穩壓器時，LED串底部的小感測電阻會測量得電流，然后這感測電阻的電壓反饋至穩壓器的控制環路。但如果有多串LED，那么設計人員該如何控制環路呢？某些設計人員在所有LED串的底部使用一顆感測電阻，但這樣就產生前面提到的LED串開路問題。其它設計人員則為每個LED配設齊納箝位器件，這種方法當然有效，但成本高昂，因為每個LED都需要一個齊納器件。還有些設計人員為每串LED使用單獨的開關穩壓器及控制環路，這種方法也使成本變得高昂。

不同于為各串LED使用多個控制環路，我們可以通過在每串LED底部增加一個感測電阻，僅使用一個控制環路。然后給感測電阻增設一些PNP晶體管，而這些PNP晶體管的集電極連接在一起，進而傳送至控制環路。還增加單獨的NPN晶體管來與PNP晶體管的基極串聯，從而 在PNP晶體管處于反向偏置時斷開電流通道。在LED串開路時，會出現這種反向偏置工作；而 PNP晶體管的集電極上有反饋電壓時，其射極結會被拉至地電平（圖1）。

圖1，NCP3063框圖。

當電流流過LED串時，NPN晶體管導通，相應地將PNP晶體管的基極電阻拉至地電平，使其導通。這些PNP晶體管的輸出連在一起，并傳送至開關穩壓器的反饋。如果兩個PNP晶體管都導通，兩個感測電阻基本上就是并聯，提示環路它需要足夠的電流來驅動兩個LED串（圖2）。


圖2，基于NCP3063單個電流環路驅動多串LED。

這種方案的妙處在于：如果某LED串因某些原因而開路，流過余下LED串的電流仍然保持恒定。用于開路的LED串的PNP及NPN晶體管自動關閉，從環路移除了這串LED的反饋電壓。開關穩壓器的總輸出電流將下降，但余下LED串的電流仍將保持恒定。

這種方案的優勢是：實際上沒有限制在并聯上可以增加LED串的數量。多串LED之間的電流差異將主要取決于LED本身的正向壓降。但即使存在正向壓降差異，統計顯示，隨著LED串長度增加，這些差異將迅速地向平均正向壓降收斂(converge)。其它差異因素包括感測電阻容限及PNP晶體管飽和電壓。但在實際的實驗室測量中，這些因素已經被證明很輕微，而且人眼肯定不會感測到。