基于降压型LED恒流驱动的滞环控制电路设计[图]

图3 滞流比较电压产生电路

2.3 运放实现电路

以上分析可知运算放大器起着重要作用，其必须具有较高的增益，才能使A点电压精确跟随参考电压，从而准确设定B点电平和滞环电压大小。另外由于Vout的变化频率与系统开关频率相同(系统的最大开关频率约为2MHz)，使得流过M1的电流也相同频率在IM1和I′M1之间快速切换，所以运放的单位增益带宽须大于系统的最大开关频率。设计的运放结构如图4所示，采用折叠式输入结构，可以获得较大的共模输入电压范围。

图4 运放实现电路

由运放的频率特性仿真图5可知，增益达到84.266dB，相位裕度108°，单位增益带宽约12MHz，满足电路要求。

图5 运放频率特性仿真

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

滞环电流范围：

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0.5μm 5V/18V/40V CDMOS工艺，用Hspice Z-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。

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。

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。

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 +τoff di/dt，电流谷值是IMIN-τON di/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

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=Vin3 Ivin，PLED=VLED*，从仿真可知，Ivin的平均值远远小于，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015μm 5V/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%。