ZHCAEI8 September   2024 TPS92633-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2TPS92633-Q1 设计注意事项
    1. 2.1 设置输出电流
    2. 2.2 单 LED 短路诊断
      1. 2.2.1 单 LED 短路检测
      2. 2.2.2 单 LED 短路自动恢复
        1. 2.2.2.1 实现结果
  6. 3总结
  7. 4参考资料

单 LED 短路自动恢复

在出现单 LED 短路故障且器件启动后,将执行自动恢复过程。在重试期间,当故障通道的 PWM 输入为逻辑高电平时,该器件会在 300us 周期内每 10ms 拉取一次从 IN 至 OUT 的满电流,从而上拉 LED 负载。一旦器件检测到 V(OUTx) 升至高于 V(SLS_th_rising),就会清除单 LED 短路故障,器件自动恢复正常运行。V(SLS_th_rising) 比 V(SLS_th_falling) 高 2.5%,因此,可根据方程式 5 轻松获得。总重试电流 I(Retry_Tot) 是并联通道重试电流的总和,可通过方程式 7 计算得出。

方程式 7. IRetry_Tot=IRetry_Out1+IRetry_Out2+IRetry_Out3

其中

  • I(Retry_Out1) 是通道 1 的重试电流。
  • I(Retry_Out2) 是通道 2 的重试电流。
  • I(Retry_Out3) 是通道 3 的重试电流。

在这种高电流应用中,如果需要 PWM 调光功能,会出现特殊情况。由于每个通道的故障检测和自动重试过程是独立的,如果所有三个通道都在 PWM 模式下工作,则每个通道的时间差可以随着 PWM 周期的增加而累积,最终导致当 PWM 以高 PWM 频率长时间运行时,每个通道的重试电流可能会不同步,如图 2-2 所示。由这种不同步重试电流触发的输出电压不能上升至高于所设计的 V(SLS_th_rising),在这种情况下,即使单 LED 短路故障被消除,器件也无法恢复。为了确保所需的自动恢复行为,需要同步所有通道的重试电流以保持满重试电流并满足阈值设置,在设计过程中需要考虑一些步骤。

 不同步的重试电流图 2-2 不同步的重试电流

第 1 步:评估 V(SLS_th_rising)

将 V(SLS_th_rising) 设置为器件在不同步重试电流的情况下能够恢复的电平。

考虑到最坏的情况,三个通道的重试电流完全分离。在这种情况下,需要在计算中使用单通道的重试电流。除了满足方程式 6,V(SLS_th_rising) 还需要符合下面方程式 8 的限制范围。

方程式 8. VIF=IRetry_Tot×N-1<VSLS_th_rising<VIF=IRetry_Outx×N

该公式意味着,在单通道给定的重试电流下,阈值必须低于 LED 灯串的正向电压。如果可以在任何情况下应用此计算,则器件能够正常工作。但是,如果评估结果显示目标范围很难实现,则需要遵循第 2 步。

第 2 步:用于同步所有重试电流的推荐外部电路

根据自动恢复机制,器件每 10ms 重试一次 LED 负载,持续 300us,直到故障消除。为了避免累积时间差,设计了一个不低于 10ms 的等待同步间隔来同步不同通道的重试电流。

可通过控制 PWM 引脚和 FAULT 引脚轻松实现同步。在报告单个 LED 短路故障后,PWM 引脚会在特定的时间间隔内被拉至低电平,然后 PWM 输入可以保持高电平,直到故障消除且 FAULT 引脚被释放为止。设计的波形如图 2-3 所示。这样,在故障状态下,不会随 PWM 周期引入时间差。

 用于同步所有重试电流的设计波形图 2-3 用于同步所有重试电流的设计波形

用于同步所有重试电流的推荐同步电路如图 2-4 所示。

 TPS92633-Q1 并联通道的推荐同步电路图 2-4 TPS92633-Q1 并联通道的推荐同步电路

当器件检测到单 LED 短路故障时,FAULT 引脚在内部被拉至低电平,由于存在二极管,PWM 引脚可被钳位至低电压电平,直到 Q1 关断,而 PWM 引脚在设计的放电时间后恢复至恒定的高电压电平。一旦此故障被清除,器件就会检测到输出电压上升至高于 V(SLS_th_rising),FAULT 引脚被释放,器件恢复正常运行。

为了确保电路可以按预期工作,上拉电阻 R1 必须足够大,以便能够覆盖 Vbat 范围并在触发故障时保持 FAULT 引脚始终低于 0.4V,否则无法正确下拉 FAULT 引脚。此外,需要针对给定的 Q1 阈值电压和设计的 PWM 拉低时间间隔选择适当的 R2 和 C1