【技術(shù)視點(diǎn)】如何設(shè)計(jì)高效率的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路

　　2、遲滯比較器（CS_COMP）

　　圖3為遲滯比較器等效電路圖，其中VTH_H和VTH_L為BIAS模塊提供的偏置基準(zhǔn)電壓，而CS為電流采樣模塊提供的采樣電壓。電流采樣和遲滯比較器模塊是組成該芯片的核心模塊，通過(guò)這兩個(gè)模塊就可以很好的實(shí)現(xiàn)滯環(huán)電流控制。

圖3遲滯比較器等效電路圖

　　電路工作時(shí)，高端電流采樣模塊采樣輸出電流，并按一定比例轉(zhuǎn)化成采樣電壓CS，當(dāng)CS電壓大于VTH_H時(shí)，P_OFF為高，P_ON為低，M1關(guān)M2開啟，此時(shí)COMP1_G負(fù)端輸入VTH_L，并且此時(shí)由于P_ON為低，功率管關(guān)斷，LED電流開始減小，采樣電壓也開始減小。當(dāng)CS電壓小于VTH_L時(shí)，P_OFF為低，P_ON為高，M1開啟，M2關(guān)斷，COMP_G負(fù)端輸入VTH_H，此時(shí)P_ON為高，功率管開啟，LED電流開始增大，采樣電壓也開始增大。當(dāng)CS電壓大于VTH_H時(shí)，遲滯比較器模塊將重復(fù)上一個(gè)周期的動(dòng)作。這樣通過(guò)遲滯比較器就能產(chǎn)生一定占空比的方波來(lái)控制功率開關(guān)管關(guān)與斷，從而有效控制外部LED的電流大小。

　　此外，高端電流采樣和遲滯比較器模塊需要有較高的單位增益帶寬GBW，從而提高電流采樣和遲滯比較的速度，這樣就可以減少電路延遲，提高芯片的響應(yīng)速度，同時(shí)也提高了芯片輸出電流精度?！　?、模擬和PWM調(diào)光（DIM）

　　通常希望在不同的應(yīng)用場(chǎng)合和環(huán)境下，LED的發(fā)光亮度能夠隨著應(yīng)用和環(huán)境的變化隨時(shí)可調(diào)，這就需要LED驅(qū)動(dòng)器具有調(diào)光的功能?，F(xiàn)在，最常用的LED調(diào)光方式有：模擬調(diào)光、PWM調(diào)光、數(shù)字調(diào)光等方式。

　　模擬調(diào)光是通過(guò)線性的改變LED驅(qū)動(dòng)器的輸出電流來(lái)調(diào)整LED的發(fā)光亮度，它的優(yōu)點(diǎn)是能夠避免由PWM或數(shù)字調(diào)光所產(chǎn)生的噪聲等問(wèn)題，缺點(diǎn)是模擬調(diào)光會(huì)改變LED的驅(qū)動(dòng)電流，從而引起LED的色偏。PWM調(diào)光方式是通過(guò)反復(fù)開關(guān)LED驅(qū)動(dòng)器，在PWM信號(hào)使能期間輸出電流，其它時(shí)間內(nèi)關(guān)閉LED驅(qū)動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比可來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)光。PWM調(diào)光的原理是利用人眼的‘視覺(jué)暫留’效應(yīng)，但為了避免人眼能夠看到LED的閃爍，PWM調(diào)光的頻率應(yīng)在100Hz以上。

　　由于不會(huì)改變LED平均電流，PWM調(diào)光也就不會(huì)改變LED的色度。

圖4模擬調(diào)光等效電路圖

　　圖4給出了模擬調(diào)光等效電路圖。圖4是一個(gè)差分輸入結(jié)構(gòu)。其中輸入V1為一固定電平2.5V，V2為DIM引腳的輸入經(jīng)電阻分壓后的電平。由于本電路只工作于大信號(hào)情況下，所以首先對(duì)其大信號(hào)進(jìn)行分析。N1、N2管組成的電流鏡將兩通路電流強(qiáng)制相等，則：

　　壓大于V1時(shí)，由于L2點(diǎn)電壓為低N3、N4截止。輸出Io為零，無(wú)調(diào)光效果。當(dāng)V2減小到2.5V，兩邊電流相等，輸出也為零。此時(shí)若V2從2.5V減小ΔV，由公式（3）可知電壓L1與L3之差就增大ΔV，這樣引起的電壓差在電阻上產(chǎn)生的電流經(jīng)過(guò)N3、N4鏡像后就得到輸出電流Io。該電流將進(jìn)入電流采樣模塊，并影響電流采樣電壓CS的大小，從而起到改變輸出電流的作用。

　　圖5給出了芯片模擬調(diào)光過(guò)程仿真圖。從圖中可以看到，當(dāng)DIM引腳電壓逐漸降低時(shí)，LED平均電流IL也開始按一定比例降低，在DIM引腳電壓低于0.3V時(shí)，功率管被關(guān)斷，LED電流下降到零。這就說(shuō)明模擬調(diào)光模塊能很好的控制LED驅(qū)動(dòng)電流大小。

圖5模擬調(diào)光過(guò)程仿真圖

　　圖6給出了PWM調(diào)光等效電路圖，通過(guò)在DIM引腳加入可變占空比的PWM信號(hào)就可以改變輸出電流，從而實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光。

圖6PWM調(diào)光等效電路圖　　圖6中，當(dāng)DIM由高變低，小于VT_L時(shí)，使能變EN為高。此時(shí)VT選通為VT_H，當(dāng)DIM由低變高，高于VT_H時(shí)使能轉(zhuǎn)換，并實(shí)現(xiàn)一定的電壓遲滯。如果輸入信號(hào)是PWM信號(hào)，同樣通過(guò)上述工作過(guò)程，這樣EN輸出同樣為PWM信號(hào)，控制內(nèi)部功率管的開關(guān)，從而達(dá)到控制輸出電流的目的。

　　圖7給出了當(dāng)DIM