一種基于OTA的降壓型LED恒流電路

摘要：設計了一種LED恒流驅動(dòng)電路，芯片內部電路由誤差放大模塊和PWM波形產(chǎn)生模塊組成，外部電路為一個(gè)BUCK型恒流電路。誤差放大模塊中采用了一個(gè)跨導放大器，將采樣電壓與基準電壓做比較，產(chǎn)生誤差電流，反饋電容作為跨導放大器的負載，產(chǎn)生了誤差電壓信號。誤差信號與鋸齒波相比較產(chǎn)生PWM信號，控制外部BUCK電路的開(kāi)關(guān)管對LED電流進(jìn)行平衡。采用CSMC 0．5μm的標準CMOS工藝庫進(jìn)行電路仿真，結果表明本電路電流平衡的穩定度較高，滿(mǎn)足中小功率的LED串并聯(lián)的驅動(dòng)。
關(guān)鍵詞：LED驅動(dòng)；跨導放大器；降壓；恒流

近年來(lái)，白光LED光源以其長(cháng)壽命、高亮度、低功耗等諸多優(yōu)點(diǎn)，迅速的占領(lǐng)了廣場(chǎng)、辦公、路燈、醫療等各個(gè)領(lǐng)域的照明市場(chǎng)。LED光源就是半導體發(fā)光材料技術(shù)高速發(fā)展及綠色照明逐漸深入人心的產(chǎn)物。
半導體發(fā)光材料的光強度與通過(guò)它的電流呈線(xiàn)性關(guān)系，傳統的LED驅動(dòng)是用恒壓驅動(dòng)的方式，由于流過(guò)半導體的電流與加在上面的電壓呈指數關(guān)系，所以即便是恒壓驅動(dòng)，當負載由于溫度或者其他原因變化的時(shí)候，其上面的電流變動(dòng)很大，嚴重的影響LED的發(fā)光亮度。
現行市場(chǎng)上流行的LED恒流驅動(dòng)是通過(guò)上面改進(jìn)而來(lái)，是由一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源，每個(gè)恒流源單獨給每路的LED供電，如果其中一路LED故障，并不會(huì )影響其他路LED的工作，但是成本很高。還有就是恒流LED串聯(lián)應用電路，但是如果其中某個(gè)LED故障，就會(huì )影響整個(gè)電路的工作。
本文設計的這種LED驅動(dòng)電路，是工作在恒流驅動(dòng)模式下的，此路的恒流電流可以驅動(dòng)一個(gè)LED串聯(lián)電路，多個(gè)驅動(dòng)電路并聯(lián)，就可以靈活的組成各種LED串并聯(lián)電路，而且流過(guò)LED的電流可以通過(guò)外部采樣電阻來(lái)調節，實(shí)現每一路電流都不相同的應用。

1 基于OTA的恒流電路原理分析
1．1 整體電路架構
恒流電路芯片內部由誤差放大模塊和PWM產(chǎn)生模塊組成，外部是一個(gè)BUCK型的恒流驅動(dòng)電路，如圖1所示。

誤差放大模塊將Rs上的采樣電壓VSEN反饋回芯片內部，誤差放大器將VSEN電壓與基準電壓作比較，產(chǎn)生誤差電壓值VERR。誤差電壓值VERR和鋸齒波進(jìn)行比較，產(chǎn)生了能夠控制外部MOS管的PWM波形。外部電路是一個(gè)BUCK型的恒流電路，在GATE端的PWM波控制開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟關(guān)閉，在VIN端和NET0端之間的負載上產(chǎn)生電流。因為最終的VSEN采樣均值被誤差放大器穩定在VREF處，且開(kāi)關(guān)管導通時(shí)LED上流過(guò)的電流與采樣電阻電流相同，所以負載上的電流均值是恒定的。