如何实现高效LED恒流驱动电路设计

本文提出了一种宽电压输入，高效率，高调光比的LED恒流驱动电路。

在磁滞电流控制模式下，该电路具有结构简单，动态响应快，无补偿电路的优点。

通过外部引脚，可以方便地执行LED开关，模拟调光和PWM调光。

LED恒流驱动电路基于CSMC的1μm40VCDMOS工艺，并且HSPICE用于仿真验证。

结果表明，在8至30 V的输入电压范围内，电路的最大输出电流可以达到1.2 A，并且输出电流精度可以控制在5.5％以内，功率效率可以高达97％ 。

0引言随着LED技术的发展，大功率LED已广泛应用于照明装饰和照明等领域，功率型LED驱动器芯片变得越来越重要。

由于LED的亮度输出与流过LED的电流成正比，因此为了确保每个LED的亮度和色度的一致性，有必要设计一个恒定电流驱动器以使LED电流尽可能一致。

基于LED的发光特性，本文设计了一种宽电压输入，高电流，高调光比的LED恒流驱动芯片。

该芯片采用磁滞电流控制模式，可用于驱动一个或多个串联的LED。

在6V至30V的宽输入电压范围内，通过采样高端电流来设置平均LED电流，并将芯片的输出电流精度控制在5.5％。

同时，该芯片可以通过DIM引脚实现模拟调光和PWM调光。

经过优化后，芯片的响应速度可使芯片达到很高的调光比。

本文首先分析了整个电路，然后介绍了每个重要子模块的设计，最后给出了芯片的总体仿真波形，布局和结论。

1电路系统原理图1是整体芯片架构和典型的应用电路图。

该电路包括带隙基准电压源，电压调节器，高端电流采样，磁滞比较器，功率管M1，PWM和模拟调光等模块。

此外，该芯片还内置了欠压和过热保护电路，可以有效地确保系统在各种不利条件下的稳定运行。

图1芯片的整体等效结构从图1可以看出，电感L，电流采样电阻RS和续流二极管D1构成了一个自激振荡的连续电感电流模式恒流LED控制器。

该芯片采用迟滞电流控制模式，因为LED驱动电流的变化反映在RS两端的电压差的变化中，所以当电路正常工作时，LED中的电流由采样电阻RS采样并转换为一定比例的采样电压VCS，然后VCS进入磁滞比较器，与BIAS模块生成的偏置电压进行比较，生成PWM控制信号，然后通过栅极驱动电路。

下面详细分析电路的工作原理。

首先，在芯片设计中设置两个电流阈值IMAX和IMIN。

当电源VIN上电时，电感器L和电流采样电阻RS的初始电流为零，LED电流也为零。

此时，CS_COMP磁滞比较器的输出为高，内置电源NMOS开关M1导通，SW端子的电势为低，流过LED的电流开始上升。

电流通过电感L，电流采样电阻RS，LED和内部电源开关从VIN流到地。

此时，电流上升斜率由VIN，电感器（L）和LED压降决定。

当LED电流增加到预设值IMAX时，CS_COMP磁滞比较器的输出为低电平。

此时，电源开关M1断开。

由于电感器电流的连续性，电流以另一个减小的斜率流过电感器（L）。

，电流采样电阻（RS），LED和续流肖特基二极管（D1），当电流下降到另一个预定值IMIN时，电源开关再次打开，电源对电感器L充电，LED电流开始再次增加。

当电流增加到IMAX时，控制电路将关闭功率管并重复上一个周期的动作，从而完成对LED电流的滞后控制，从而使LED的平均电流恒定。

从以上分析可以看出，平均驱动电流