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LED恒流驱动芯片的滞环控制电路

2022-10-13 02:07:12

  1 引言

  设计了一款降压型L ED 恒流驱动芯片的滞环控制电路。 该芯片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。 设计采用简单的设计理念实现恒流驱动,不需要复杂的电路分析,能实现精确的电流控制,且自身具有稳定性。

  2 电路设计与原理分析

  2. 1 滞环控制原理

  滞流控制模块应用如图1 所示,L ED 驱动电流的变化反应在检测电阻RSENSE两端的压差变化上。 本设计中,检测电阻设为0. 5Ω ,较小的检测电阻有利于降低功耗和保持较高的转换效率。 滞环电流控制模块内部自建两个电压阈值,检测电压Vcs与阈值电压进行比较,比较结果和DIM 调光信号相与来控制功率开关管的通断。

  

图1  滞流控制模块应用图示

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  图1 滞流控制模块应用图示

  使用PWM 调光, 在减少电流占空周期内给L ED 提供完整电流, 例如要将亮度减半, 只需在50 %的占空周期内提供完整的电流。 通常PWM 调光信号的频率会超过100Hz ,以确保这个脉冲电流不会被人眼所察觉。

  滞流控制模块内部电路如图2 所示,当DIM 信号为高电平期间,当Vcs 大于上电压阈值时,控制电路输出低电平,关闭功率开关管。 由LED电感L 、续流二极管D 和RSENSE组成的回路使得电感继续为L ED 提供电流,电感电流逐渐减小,使得检测电压Vcs 随之减小;当Vcs 小于下阈值电压时,控制电路输出高电平,导通功率开关管,此时D 截止,形成从电源经RSENSE、L ED、L 和功率开关管到地的回路,电源为电感L 充电,电感电流上升,检测电压Vcs随之升高。 Vcs 大于上电压阈值时,控制电路关断开关管,重复上个周期的动作,这样就完成了对L ED驱动电流的滞环电流控制,使得流过L ED 的驱动电流,也就是电感电流的平均值恒定。

  

图2  滞流控制模块内部模块

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  图2  滞流控制模块内部模块

  2. 2 滞环比较电压产生电路

  4. 5V~28V 的输入电压经调整转换为5V 的恒定电压Vcc 为后续电路供电。 如图3 所示,A 点电位受运算放大器钳制,将等于参考电压1. 2V ,假设输出V out 为高电平,则M2 导通,流过M1 的电流为IM1 = V ref / R2 ,B 点的电压为V BL = V in - IM1 R1 ;当V out为低电平,M2 截止,流过M1 的电流变为I′M1= V ref / ( R2 + R3 ) ,B 点电压升高为V BH = V in -I′M1 R1 ,所以B 点电压的变化为ΔV B = V BH - V BL= V ref R1 R3/ R2 ( R2 + R3) ,这意味着V out由高电平变成低电平时在B 点产生的一个滞环电压,可见该滞环电压与输入电压无关,只由参考电压V ref和电阻大小决定,通过选择各电阻的阻值便可设定滞环电压的大小。

  

图3  滞流比较电压产生电路

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  图3 滞流比较电压产生电路