大功率LED驅(qū)動電路設(shè)計與仿真

　　摘要：本文設(shè)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(qū)動芯片。設(shè)計了芯片中的運(yùn)算放大器電路、帶隙基準(zhǔn)電路、鋸齒波發(fā)生器電路、比較器電路、誤差放大器電路、輸出過壓保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路、功率管驅(qū)動電路、邏輯控制電路等，并給出了仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明設(shè)計的芯片達(dá)到了預(yù)期的要求。

　　芯片電路設(shè)計及仿真

　　本設(shè)計的應(yīng)用定位于通用照明，景觀照明和室內(nèi)裝飾照明等領(lǐng)域，同時兼顧便攜式產(chǎn)品與汽車照明領(lǐng)域。本設(shè)計研究的LED驅(qū)動芯片是應(yīng)用于DC-DC恒流驅(qū)動電路。電路方案選擇降壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在調(diào)制方式和控制方式上選擇PWM調(diào)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(shè)計要求

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

　　芯片內(nèi)部架構(gòu)

　　芯片內(nèi)部架構(gòu)如圖1所示。包括以下幾個模塊：基準(zhǔn)電壓源模塊，鋸齒波發(fā)生器模塊，誤差放大器模塊，比較器模塊，邏輯控制模塊，開關(guān)MOS管驅(qū)動模塊，低壓鎖定模塊，過流過壓保護(hù)模塊，熱關(guān)斷模塊等。

　　芯片的應(yīng)用電路

　　外圍應(yīng)用電路如圖2所示。

　　由圖2可知，外圍應(yīng)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(hù)電阻R1、R2組成。工作原理：當(dāng)芯片內(nèi)部MOS管導(dǎo)通時，VDD，L1，LED，R0組成一回路，LED點(diǎn)亮;當(dāng)芯片內(nèi)部開關(guān)管關(guān)斷時，L1，LED，R0，D形成回路，電感L1放電，維持LED工作。

　　芯片內(nèi)部模塊設(shè)計

　　運(yùn)算放大器的設(shè)計

　　運(yùn)算放大器已經(jīng)成為模擬電路設(shè)計中用途最廣、最重要的部件^[1]。