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(多图) 基于降压型LED恒流驱动的滞环控制电路设计

2012年02月02日 ?? 收藏0

2.4 平均驱动电流设定

运放将点A电位钳位于带隙电压基准上。由M7-M8、M6-M9组成的级联电流镜将偏置电流I1镜像到M8-M9-R5所在支路,所以Compara2tor模块的一个输入端电压Vn保持一定,另一输入端电压Vp将跟随检测电压Vcs变化。当比较器输出Vout为高电平(开关管导通)时,B点电压为VBL即下限阈值检测电压VCSMIN,当Vcs下降到此阈值时,由M6~M11组成的对称电路结构使流过R5、R6的电流相等,此时Vn=Vp.若Vcs

公式

滞环电流范围:

公式

上式决定了驱动电流的纹波大小。

3 仿真结果分析

文中电路采用0.5μm5V/18V/40VCDMOS工艺,用HspiceZ-2007.03进行仿真。在脉冲宽度为200μs、周期为300μs的DIM信号和Vin=12V(典型值)的共同作用下,仿真结果如图6所示。

Vin=12V时的电路仿真
图6 Vin=12V时的电路仿真

分别在Vin=2.5V,Vin=28V的情况下,再次对LED驱动电流进行仿真,三次仿真数据结果分别如表1所示。

三种输入电压情况下的驱动电流
表1 三种输入电压情况下的驱动电流

在Vin=12V时,对LED驱动电流进行温度特性仿真,三次仿真波形结果分别如表2所示。可以看出,芯片的温度特性较好。

Vin=12V情况下三种环境温度下的驱动电流
表2 Vin=12V情况下三种环境温度下的驱动电流

由于系统的固定延时τ对电流的纹波存在影响,实际的驱动电流峰值是IMAX+τoffdi/dt,电流谷值是IMIN-τONdi/dt,τoff为从驱动电流大于设定值到功率开关关闭的系统延时,τon为从驱动电流小于设定值到功率开关导通的系统延时,di/dt是电感电流变化率。则电感若取较大值,对驱动电流平均值影响不大,但可以减小电流纹波,反之,这是以增加外部电感体积为代价的。

电路可达很高的效率,一方面检测电阻中的功耗公式会导致电源功率耗散,但本设计中RSENSE=0.5Ω,则PRSENSE相当小,另一方面,系统效率定义为LED消耗的功率与电源提供的功率之比,即η=PLED/PPOWER.其中,PPOWER=Vin3Ivin,PLED=VLED*公式,从仿真可知,Ivin的平均值远远小于公式,所以系统的效率可以达到非常高。

4 结束语

文中设计了一款适用于降压型LED恒流驱动芯片的滞环控制电路。采用高边电流检测方案,运用滞环电流控制方法对驱动电流进行滞环控制,从而获得恒定的平均驱动电流,通过调节外部检测电阻,可调节恒定LED驱动电流。芯片采用015μm5V/18V/40V CDMOS工艺,电源电压范围为4.5V~28V,可为LED提供约恒定的350mA驱动电流,温度特性-40℃~125℃,可达到相当高的效率。当Vin从4.5V变化到28V时,平均驱动电流变化22mA,最大恒流精度为6.2%。


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恒流驱动? 滞环控制? PWM?

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