基于DC/DC變換器的LED驅動電路的設計

摘 要： 提出一種基于電流模式DC/DC變換器的驅動控制電路。該電路可以與恒流電路結合在一起，用作LED驅動。電路由誤差放大器、斜坡信號產生電路、電流采樣與疊加電路以及PWM比較器四部分構成。采用華虹BCD350工藝進行仿真驗證，結果顯示，電路成功實現了電流采樣信號與斜坡補償信號的疊加，在Vea信號的控制下，輸出了控制功率管關斷的PWM 脈沖信號。

　　1 引 言

　　LED以其功耗低、發光效率高、使用壽命長等優點，在照明、背光等領域取得了越來越廣泛的應用。LED的亮度與工作電流成正比，為了維持亮度的穩定，需要一個穩定的恒流電源為其供電。在電源管理方面，DC/DC變換器具有體積小、功耗低、效率高、使用方便等優點，因此應用十分廣泛。基于DC/DC升壓變換器的LED驅動電路也成為一種比較經典的LED驅動方式。DC/DC變換器有多種控制方式，其中峰值電流模式由于具有較快的響應速度等優點，在工業界獲得廣泛的應用。但是，當占空比大于50%時，電路容易發生次諧波振蕩，需要引入斜坡補償電路進行消除。

　　本文第2節介紹電路的具體實現方式，第3節給出電路的仿真波形，第4節對全文進行總結。

　　2 電路設計與分析

　　圖1所示為本文設計的LED驅動電路，由四部分組成：斜坡信號產生電路、電流采樣與疊加電路、誤差放大器、PWM 比較器。

圖1 基于DC/DC變換器的LED驅動電路

　　2.1 斜坡信號產生電路

　　圖2所示為斜坡信號產生電路，其中，OP為箝位運算放大器。可以看出，基準電壓VREF經過電阻R10與R11分壓后，再經運算放大器的電壓箝位后作用于可調電阻RL上，產生一個恒定的電流。電流經過MP1~MP4四個MOS管的鏡像后，成為對電容進行充電的恒定電流信號。由電路結構可以算出此電流的大小為：

　　由于基準電壓為恒定電壓，電阻R10與R11相互匹配，電阻RL為正溫度系數的多晶電阻與負溫度系數的阱電阻串聯形成的近似零溫度的電阻，所以，此電流近似為一個基準電流。電流作用于電容上，通過方波信號對電容充放電的控制，便可產生鋸齒波電壓信號，且鋸齒波的斜率m0為：

　　鋸齒波電壓被抬高VEB1后，輸入到信號疊加模塊。VSLOPE端電壓為一個鋸齒波電壓，因此，圖2中，電流鏡采用一種自偏置結構。相對于普通的共源共柵電流鏡，這種電流鏡具有更大的輸出電壓擺幅，可滿足VSLOPE端電壓變化范圍寬的要求。

圖2 斜坡信號產生電路。