大功率LED驅動電路設計與仿真

　　摘要：本文設計了一款高效率，高輸入電壓，輸出電流恒定的大功率白光LED驅動芯片。設計了芯片中的運算放大器電路、帶隙基準電路、鋸齒波發生器電路、比較器電路、誤差放大器電路、輸出過壓保護電路、過熱保護電路、功率管驅動電路、邏輯控制電路等，并給出了仿真結果。仿真結果表明設計的芯片達到了預期的要求。

　　芯片電路設計及仿真

　　本設計的應用定位于通用照明，景觀照明和室內裝飾照明等領域，同時兼顧便攜式產品與汽車照明領域。本設計研究的LED驅動芯片是應用于DC-DC恒流驅動電路。電路方案選擇降壓型拓撲結構，在調制方式和控制方式上選擇PWM調制方式和電壓控制方式。采用的工藝庫是上海華虹BCD工藝。

　　主要設計要求

　　(1)采用功率開關管內置方案，芯片內部電路工作電壓5V;(2)工作溫度范圍-40~115℃;(3)可驅動大功率白光LED十顆，輸出電流350mA，電流精度5%;(4)電源轉換效率達到90%;(5)輸入低壓鎖定功能;(6)輸出過流、過壓保護功能;(7)熱關斷功能。

　　芯片內部架構

　　芯片內部架構如圖1所示。包括以下幾個模塊：基準電壓源模塊，鋸齒波發生器模塊，誤差放大器模塊，比較器模塊，邏輯控制模塊，開關MOS管驅動模塊，低壓鎖定模塊，過流過壓保護模塊，熱關斷模塊等。

　　芯片的應用電路

　　外圍應用電路如圖2所示。

　　由圖2可知，外圍應用電路由電感L1，大功率白光LED，電流采樣電阻R0，肖特基二極管D，輸入電容C1，輸出電容C0，電容C2，過壓保護電阻R1、R2組成。工作原理：當芯片內部MOS管導通時，VDD，L1，LED，R0組成一回路，LED點亮;當芯片內部開關管關斷時，L1，LED，R0，D形成回路，電感L1放電，維持LED工作。

　　芯片內部模塊設計

　　運算放大器的設計

　　運算放大器已經成為模擬電路設計中用途最廣、最重要的部件^[1]。