一種基于OTA的降壓型LED恒流電路

摘要：設(shè)計(jì)了一種LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，芯片內(nèi)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(dǎo)放大器，將采樣電壓與基準(zhǔn)電壓做比較，產(chǎn)生誤差電流，反饋電容作為跨導(dǎo)放大器的負(fù)載，產(chǎn)生了誤差電壓信號(hào)。誤差信號(hào)與鋸齒波相比較產(chǎn)生PWM信號(hào)，控制外部BUCK電路的開關(guān)管對(duì)LED電流進(jìn)行平衡。采用CSMC 0．5μm的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝庫進(jìn)行電路仿真，結(jié)果表明本電路電流平衡的穩(wěn)定度較高，滿足中小功率的LED串并聯(lián)的驅(qū)動(dòng)。
關(guān)鍵詞：LED驅(qū)動(dòng)；跨導(dǎo)放大器；降壓；恒流

近年來，白光LED光源以其長(zhǎng)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(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域的照明市場(chǎng)。LED光源就是半導(dǎo)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(dǎo)體發(fā)光材料的光強(qiáng)度與通過它的電流呈線性關(guān)系，傳統(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)是用恒壓驅(qū)動(dòng)的方式，由于流過半導(dǎo)體的電流與加在上面的電壓呈指數(shù)關(guān)系，所以即便是恒壓驅(qū)動(dòng)，當(dāng)負(fù)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(yán)重的影響LED的發(fā)光亮度。
現(xiàn)行市場(chǎng)上流行的LED恒流驅(qū)動(dòng)是通過上面改進(jìn)而來，是由一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源，每個(gè)恒流源單獨(dú)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(yīng)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(shè)計(jì)的這種LED驅(qū)動(dòng)電路，是工作在恒流驅(qū)動(dòng)模式下的，此路的恒流電流可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED串聯(lián)電路，多個(gè)驅(qū)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LED的電流可以通過外部采樣電阻來調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)每一路電流都不相同的應(yīng)用。

1 基于OTA的恒流電路原理分析
1．1 整體電路架構(gòu)
恒流電路芯片內(nèi)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(qū)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(nèi)部，誤差放大器將VSEN電壓與基準(zhǔn)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波控制開關(guān)管的開啟關(guān)閉，在VIN端和NET0端之間的負(fù)載上產(chǎn)生電流。因?yàn)樽罱K的VSEN采樣均值被誤差放大器穩(wěn)定在VREF處，且開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)LED上流過的電流與采樣電阻電流相同，所以負(fù)載上的電流均值是恒定的。