基于降壓型LED恒流驅(qū)動(dòng)的滯環(huán)控制電路設(shè)計(jì)[1]

  本文設(shè)計(jì)了一款降壓型LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片的滯環(huán)控制電路。該芯片采用高邊電流檢測(cè)方案，運(yùn)用滯環(huán)電流控制方法對(duì)驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行滯環(huán)控制，從而獲得恒定的平均驅(qū)動(dòng)電流。設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)理念實(shí)現(xiàn)恒流驅(qū)動(dòng)，不需要復(fù)雜的電路分析，能實(shí)現(xiàn)精確的電流控制，且自身具有穩(wěn)定性。芯片采用0.5μm 5V/18V/40V CDMOS工藝研制，電源電壓范圍為4.5V~28V，工作溫度-40℃~125℃，可為L(zhǎng)ED提供恒定的350mA驅(qū)動(dòng)電流，通過調(diào)節(jié)外部檢測(cè)電阻，可調(diào)節(jié)恒定LED驅(qū)動(dòng)電流。外部提供DIM信號(hào)，通過DIM的占空比來調(diào)節(jié)LED的亮度。Hspice仿真結(jié)果顯示：LED驅(qū)動(dòng)電流為滯環(huán)變化的三角波，恒流精度小于6.2%。

  1 引言

  目前，LED的驅(qū)動(dòng)方式有恒壓和恒流驅(qū)動(dòng)兩種，其中，恒流驅(qū)動(dòng)是常用方式。恒流驅(qū)動(dòng)消除溫度和工藝等因素引起正向電壓變化所導(dǎo)致的電流變化，保證恒定的LED亮度。在LED恒流驅(qū)動(dòng)控制模式中，滯環(huán)電流控制模式具有諸多優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自穩(wěn)定、不易因噪聲而發(fā)生不穩(wěn)定振蕩等，使用日益廣泛。MAXIM公司的MAXIM16819就是LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片。

  文中實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單的滯流控制模塊，通過模塊內(nèi)部自建滯環(huán)比較電壓，結(jié)合DIM控制端的PWM信號(hào)控制功率開關(guān)管的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED的恒流控制。

  2 電路設(shè)計(jì)與原理分析

  2.1 滯環(huán)控制原理

  滯流控制模塊應(yīng)用如圖1所示，LED驅(qū)動(dòng)電流的變化反應(yīng)在檢測(cè)電阻RSENSE兩端的壓差變化上。本設(shè)計(jì)中，檢測(cè)電阻設(shè)為0.5Ω，較小的檢測(cè)電阻有利于降低功耗和保持較高的轉(zhuǎn)換效率。滯環(huán)電流控制模塊內(nèi)部自建兩個(gè)電壓閾值，檢測(cè)電壓Vcs與閾值電壓進(jìn)行比較，比較結(jié)果和DIM調(diào)光信號(hào)相與來控制功率開關(guān)管的通斷。

  圖1 滯流控制模塊應(yīng)用圖示

  使用PWM調(diào)光，在減少電流占空周期內(nèi)給LED提供完整電流，例如要將亮度減半，只需在50%的占空周期內(nèi)提供完整的電流。通常PWM調(diào)光信號(hào)的頻率會(huì)超過100Hz，以確保這個(gè)脈沖電流不會(huì)被人眼所察覺。

  滯流控制模塊內(nèi)部電路如圖2所示，當(dāng)DIM信號(hào)為高電平期間，當(dāng)Vcs大于上電壓閾值時(shí)，控制電路輸出低電平，關(guān)閉功率開關(guān)管。由LED、電感L 、續(xù)流二極管D和RSENSE組成的回路使得電感繼續(xù)為L(zhǎng)ED提供電流，電感電流逐漸減小，使得檢測(cè)電壓Vcs隨之減??；當(dāng)Vcs小于下閾值電壓時(shí)，控制電路輸出高電平，導(dǎo)通功率開關(guān)管，此時(shí)D截止，形成從電源經(jīng)RSENSE、LED、L和功率開關(guān)管到地的回路，電源為電感L充電，電感電流上升，檢測(cè)電壓Vcs隨之升高。Vcs大于上電壓閾值時(shí)，控制電路關(guān)斷開關(guān)管，重復(fù)上個(gè)周期的動(dòng)作，這樣就完成了對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電流的滯環(huán)電流控制，使得流過LED的驅(qū)動(dòng)電流，也就是電感電流的平均值恒定。

圖2 滯流控制模塊內(nèi)部模塊

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