基于DC/DC變換器的LED驅動(dòng)電路的設計

摘 要： 提出一種基于電流模式DC/DC變換器的驅動(dòng)控制電路。該電路可以與恒流電路結合在一起，用作LED驅動(dòng)。電路由誤差放大器、斜坡信號產(chǎn)生電路、電流采樣與疊加電路以及PWM比較器四部分構成。采用華虹BCD350工藝進(jìn)行仿真驗證，結果顯示，電路成功實(shí)現了電流采樣信號與斜坡補償信號的疊加，在Vea信號的控制下，輸出了控制功率管關(guān)斷的PWM 脈沖信號。

　　1 引 言

　　LED以其功耗低、發(fā)光效率高、使用壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)，在照明、背光等領(lǐng)域取得了越來(lái)越廣泛的應用。LED的亮度與工作電流成正比，為了維持亮度的穩定，需要一個(gè)穩定的恒流電源為其供電。在電源管理方面，DC/DC變換器具有體積小、功耗低、效率高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此應用十分廣泛。基于DC/DC升壓變換器的LED驅動(dòng)電路也成為一種比較經(jīng)典的LED驅動(dòng)方式。DC/DC變換器有多種控制方式，其中峰值電流模式由于具有較快的響應速度等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)界獲得廣泛的應用。但是，當占空比大于50%時(shí)，電路容易發(fā)生次諧波振蕩，需要引入斜坡補償電路進(jìn)行消除。

　　本文第2節介紹電路的具體實(shí)現方式，第3節給出電路的仿真波形，第4節對全文進(jìn)行總結。

　　2 電路設計與分析

　　圖1所示為本文設計的LED驅動(dòng)電路，由四部分組成：斜坡信號產(chǎn)生電路、電流采樣與疊加電路、誤差放大器、PWM 比較器。

圖1 基于DC/DC變換器的LED驅動(dòng)電路

　　2.1 斜坡信號產(chǎn)生電路

　　圖2所示為斜坡信號產(chǎn)生電路，其中，OP為箝位運算放大器?？梢钥闯?，基準電壓VREF經(jīng)過(guò)電阻R10與R11分壓后，再經(jīng)運算放大器的電壓箝位后作用于可調電阻RL上，產(chǎn)生一個(gè)恒定的電流。電流經(jīng)過(guò)MP1~MP4四個(gè)MOS管的鏡像后，成為對電容進(jìn)行充電的恒定電流信號。由電路結構可以算出此電流的大小為：

　　由于基準電壓為恒定電壓，電阻R10與R11相互匹配，電阻RL為正溫度系數的多晶電阻與負溫度系數的阱電阻串聯(lián)形成的近似零溫度的電阻，所以，此電流近似為一個(gè)基準電流。電流作用于電容上，通過(guò)方波信號對電容充放電的控制，便可產(chǎn)生鋸齒波電壓信號，且鋸齒波的斜率m0為：

　　鋸齒波電壓被抬高VEB1后，輸入到信號疊加模塊。VSLOPE端電壓為一個(gè)鋸齒波電壓，因此，圖2中，電流鏡采用一種自偏置結構。相對于普通的共源共柵電流鏡，這種電流鏡具有更大的輸出電壓擺幅，可滿(mǎn)足VSLOPE端電壓變化范圍寬的要求。

圖2 斜坡信號產(chǎn)生電路。