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工程师分享:高效、高调光比LED恒流驱动设计方案


本文摘要:随着发光二极管技术的发展,大功率发光二极管已经广泛应用于照明装饰和照明领域,功率发光二极管驱动芯片变得越来越重要。

随着发光二极管技术的发展,大功率发光二极管已经广泛应用于照明装饰和照明领域,功率发光二极管驱动芯片变得越来越重要。由于LED的亮度输入与流经LED的电流成正比,为了保证每个LED亮度和色度的一致性,适当设计了恒流驱动器,使LED电流尽可能一致。

基于发光二极管的闪烁特性,设计了一种长电压输出、大电流、高光比的恒流发光二极管驱动芯片。芯片采用延迟电流控制模式,可用于驱动一个或多个串联led。

在6V~30V的长输出电压范围内,通过对高端电流采样来设定LED平均电流,芯片输入电流的精度可以控制在5.5%。同时芯片可以通过DIM槽搭建模拟调光和PWM调光,优化后的芯片响应速度可以让芯片超过一个很高的调光比。本文首先对整个电路进行了分析,然后对最重要的子模块的设计进行了说明,最后得出了整个芯片的建模波形、版图和结论。1电路系统原理图1是芯片的总体架构和典型电路图。

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该电路还包括带隙基准、电压调节器、高端电流采样、延迟比较器、功率管M1、脉宽调制和模拟调光模块。此外,芯片还内置欠压和超温维护电路,可以有效保证系统需要在各种有利条件下顺利工作。图1整个芯片的等效架构图。从图1可以看出,电感器l、电流采样电阻器RS和续流二极管D1构成了具有自波动互易电感器电流模式的恒流发光二极管控制器。

芯片采用延时电流控制方式,因为LED驱动电流的变化是通过RS两端电压差的变化来反映的。因此,当电路长时间工作时,发光二极管中的电流由采样电阻RS采样并转换成一定比例的采样电压VCS,然后VCS被传输到迟滞比较器,迟滞比较器与偏置模块产生的偏置电压进行比较,产生脉宽调制控制信号,驱动电路到西南门,控制电源管和变频器的导通。下面详细分析了电路的工作原理。

首先,芯片设计了两个电流阈值IMAX和IMIN。电源VIN上电时,电感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延时比较器的输入为低,内置电源NMOS供电管M1导通,SW端电位为低,流向LED的电流开始减少。一个电流从VIN通过电感l、电流采样电阻RS、LED和内部电源流到地。此时,电流下降斜率由车辆识别号、电感和发光二极管压降决定。

当LED电流降低到预设值IMAX时,CS_COMP延时比较器的输入为低,这时供电管M1重新打开。由于电感电流的连续性,电流以另一个上升斜率流向电感(L)、电流采样电阻(RS)、发光二极管和续流肖特基二极管(D1)。

当电流上升到另一个预测值IMIN时,电源重新关闭,电源为电感L电池。LED电流又开始下降。当电流降低到IMAX时,控制电路变频器的功率管重复前一个周期的动作,完成对LED电流的漏电回路控制,LED的平均电流恒定。从以上分析可以看出,LED的平均驱动电流是内置阈值IMAX和IMIN所要求的,因此不存在类似峰值电流控制模式的系统电路。

因此,与峰值电流控制模式相比,滞环电流控制模式具有自稳定性,不需要补偿电路。此外,峰值电流检测模式的动态调用调整一般需要几个周期,而滞环电流控制可以稳定系统的动态调用至少一个周期,因此滞环电流控制的动态调用更快。当然,滞环电流控制方式并不具有输入纹波小和变频噪声小的缺点,但是在大功率LED照明驱动的应用中,一定的纹波变化和电源频率变化都会对其产生很小的影响。


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