高效率、高调光比LED恒流驱动电路的设计方案

本文摘要：0章节 随着LED技术的发展，大功率LED在灯光装饰和灯光等领域获得了广泛的用于，同时功率型LED驱动芯片也变得更加最重要。由于LED的亮度输入与通过LED的电流成正比，为了确保各个LED亮度、色度的一致性，有适当设计一款恒流驱动器，使LED电流的大小尽量完全一致。 基于LED闪烁特性，本文设计了一种长电压输出、大电流、高调光比LED恒流驱动芯片。该芯片使用延缓电流掌控模式，可以用作驱动一颗或多颗串联LED。

0章节　　随着LED技术的发展，大功率LED在灯光装饰和灯光等领域获得了广泛的用于，同时功率型LED驱动芯片也变得更加最重要。由于LED的亮度输入与通过LED的电流成正比，为了确保各个LED亮度、色度的一致性，有适当设计一款恒流驱动器，使LED电流的大小尽量完全一致。

　　基于LED闪烁特性，本文设计了一种长电压输出、大电流、高调光比LED恒流驱动芯片。该芯片使用延缓电流掌控模式，可以用作驱动一颗或多颗串联LED。

在6V~30V的长输出电压范围内，通过对高端电流的取样来设置LED平均值电流，芯片输入电流精度掌控在5.5%，同时芯片可通过DIM插槽构建仿真调光和PWM调光，优化后的芯片响应速度可使芯片超过很高的调光比。　　本文首先对整体电路展开了分析，接着讲解各个最重要子模块的设计，最后得出了芯片的整体建模波形、版图和结论。　　1电路系统原理　　图1是芯片整体架构以及典型应用于电路图。　　该电路还包括带上隙基准、电压调整器、高端电流取样、延缓较为器、功率管M1、PWM和仿真调光等模块。

此外该芯片还内置欠压和过温维护电路，从而能在各种有利的条件下，有效地的保证系统需要平稳的工作。　　　　图1芯片整体等效架构图　　从图1中可以看见电感L、电流取样电阻RS、续流二极管D1构成了一个自波动的倒数电感电流模式的恒流LED控制器。该芯片使用延缓电流掌控模式，因为LED驱动电流的变化就反应在RS两端的压差变化上，所以在电路长时间工作时，通过取样电阻RS取样LED中的电流并将其转化成一定比例的取样电压VCS，然后VCS转入滞环较为器，通过与BIAS模块产生的偏置电压展开较为，产生PWM掌控信号，向西南栅驱动电路从而掌控功率电源管的导通与变频器。　　下面具体分析电路的工作原理。

首先芯片在设计时会内设两个电流阈值IMAX和IMIN。当电源VIN上电时，电感L和电流取样电阻RS的初始电流为零，LED电流也为零。这时候，CS_COMP延缓较为器的输入为低，内置功率NMOS电源管M1导通，SW端的电位为较低，流到LED的电流开始下降。电流通过电感L、电流取样电阻RS、LED和内部功率电源从VIN流过地，此时电流下降斜率由VIN、电感（L）、LED压降要求。

当LED电流减小到预设值IMAX时，CS_COMP延缓较为器的输入为较低，此时功率电源管M1重开，由于电感电流的连续性，此时电流以另一个上升斜率流到电感（L）、电流取样电阻（RS）、LED和续流肖特基二极管（D1），当电流上升到另外一个预计值IMIN时，功率电源新的关上，电源为电感L电池，LED电流又开始减小，当电流减小到IMAX时，控制电路变频器功率管，反复上一个周期的动作，这样就已完成了对LED电流的漏环控制，使得LED的平均值电流恒定恒定。　　从以上分析由此可知，LED的平均值驱动电流是由内设的阈值IMAX和IMIN要求，因而不不存在类似于峰值电流掌控模式的对系统电路。

所以与峰值电流掌控模式比起，滞环电流掌控模式具备自稳定性，不必须补偿电路，另外峰值电流检测模式动态号召调节一般必须几个周期的时间，而滞环电流掌控最少一个周期就可以平稳系统的动态号召，所以滞环电流掌控的动态号召更为很快。当然滞环电流掌控模式不存在着输入纹波较小，变频掌控更容易产生变频噪声等缺点，但是在大功率LED灯光驱动应用于中，一定的纹波变化和电源频率变化会对LED的整体灯光性能产生较小影响。　　2电路子模块设计　　2.1带上隙基准（Bandgap）　　图2为使用共源共栅电流镜，可以提高电源诱导和初始精度的CMOS自偏置基准电路。

其中，R1和PH4构成启动电路，当电源上电时，若电路经常出现零电流状态，此时VA为较低，MOS管PH4打开，并向基准核心电路中流经电流，使得基准电路挣脱零晶格偏置点，当电路长时间工作时，通过合理的设置P7和P8的宽长比，使它们都正处于浅线性区，由于R2和R3阻值相当大，此时VA的大小相似输出电压，MOS管PH4变频器，启动完结。此外，由于VA的电压相似电源电压，通过电阻R2和R3的分压后，电压VB就能密切相关电源电压，从而在电源电压高于设定值时，输入欠压信号，变频器功率管，起着欠压维护的功能。

　　　　图2带上隙基准电压源电路图　　由于基准电路的输出电压最低可超过30V，而普通MOS管漏源和栅耐压为5V。而且为了使电流镜像更为给定，P1、P2、P5、P7必需用于普通的MOS管。所以，为了避免管子在高压时被穿透，需在这些管子的漏源之间重新加入栅漏短接的厚栅氧MOS管作为维护管，即PH1、PH2、PH3。

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