不得不知的高效率、高調光比LED恒流驅動電路設計

　　2.1 帶隙基準（Bandgap）

　　圖2為采用共源共柵電流鏡， 可以改善電源抑制和初始精度的CMOS自偏置基準電路。其中，R1和PH4組成啟動電路， 當電源上電時， 若電路出現零電流狀態， 此時VA為低， MOS管PH4開啟， 并向基準核心電路中注入電流， 使得基準電路擺脫零簡并偏置點， 當電路正常工作時， 通過合理的設置P7和P8的寬長比， 使它們都處于深線性區， 由于R2和R3阻值很大， 此時VA的大小接近輸入電壓， MOS管PH4關斷， 啟動結束。此外，由于VA的電壓接近電源電壓， 通過電阻R2和R3的分壓后， 電壓VB就能表征電源電壓， 從而在電源電壓低于設定值時， 輸出欠壓信號， 關斷功率管， 起到欠壓保護的功能。

　　圖2 帶隙基準電壓源電路圖

　　由于基準電路的輸入電壓最高可達到30V，而普通MOS管漏源和柵耐壓為5V。而且為了使電流鏡像更加匹配， P1、P2、P5、P7必須使用普通的MOS管。所以， 為了防止管子在高壓時被擊穿， 需在這些管子的漏源之間加入柵漏短接的厚柵氧MOS管作為保護管， 即PH1、PH2、PH3。

　　2.2 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， 通過這兩個模塊就可以很好的實現滯環電流控制。

　　圖3 遲滯比較器等效電路圖

　　電路工作時， 高端電流采樣模塊采樣輸出電流， 并按一定比例轉化成采樣電壓CS， 當CS電壓大于VTH_H時， P_OFF為高， P_ON為低， M1關M2開啟， 此時COMP1_G負端輸入VTH_L，并且此時由于P_ON為低， 功率管關斷， LED電流開始減小， 采樣電壓也開始減小。當CS電壓小于VTH_L時， P_OFF為低， P_ON為高， M1開啟，M2關斷， COMP_G負端輸入VTH_H， 此時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CS電壓大于VTH_H時， 遲滯比較器模塊將重復上一個周期的動作。這樣通過遲滯比較器就能產生一定占空比的方波來控制功率開關管關與斷， 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，提高芯片的響應速度， 同時也提高了芯片輸出電流精度。

　　2.3 模擬和PWM調光（DIM）

　　通常希望在不同的應用場合和環境下， LED的發光亮度能夠隨著應用和環境的變化隨時可調， 這就需要LED驅動器具有調光的功能?，F在， 最常用的LED調光方式有： 模擬調光、PWM調光、數字調光等方式。

　　模擬調光是通過線性的改變LED驅動器的輸出電流來調整LED的發光亮度， 它的優點是能夠避免由PWM或數字調光所產生的噪聲等問題， 缺點是模擬調光會改變LED的驅動電流， 從而引起LED的色偏。PWM調光方式是通過反復開關LED驅動器， 在PWM信號使能期間輸出電流， 其它時間內關閉LED驅動， 通過調節PWM信號的占空比可來實現調光。PWM調光的原理是利用人眼的‘視覺暫留’ 效應， 但為了避免人眼能夠看到LED的閃爍， PWM調光的頻率應在100 Hz以上。

　　由于不會改變LED平均電流， PWM調光也就不會改變LED的色度。