一種基于OTA的降壓型LED恒流電路

摘要：設計了一種LED恒流驅動電路，芯片內部電路由誤差放大模塊和PWM波形產生模塊組成，外部電路為一個BUCK型恒流電路。誤差放大模塊中采用了一個跨導放大器，將采樣電壓與基準電壓做比較，產生誤差電流，反饋電容作為跨導放大器的負載，產生了誤差電壓信號。誤差信號與鋸齒波相比較產生PWM信號，控制外部BUCK電路的開關管對LED電流進行平衡。采用CSMC 0．5μm的標準CMOS工藝庫進行電路仿真，結果表明本電路電流平衡的穩(wěn)定度較高，滿足中小功率的LED串并聯(lián)的驅動。
關鍵詞：LED驅動；跨導放大器；降壓；恒流

近年來，白光LED光源以其長壽命、高亮度、低功耗等諸多優(yōu)點，迅速的占領了廣場、辦公、路燈、醫(yī)療等各個領域的照明市場。LED光源就是半導體發(fā)光材料技術高速發(fā)展及綠色照明逐漸深入人心的產物。
半導體發(fā)光材料的光強度與通過它的電流呈線性關系，傳統(tǒng)的LED驅動是用恒壓驅動的方式，由于流過半導體的電流與加在上面的電壓呈指數(shù)關系，所以即便是恒壓驅動，當負載由于溫度或者其他原因變化的時候，其上面的電流變動很大，嚴重的影響LED的發(fā)光亮度。
現(xiàn)行市場上流行的LED恒流驅動是通過上面改進而來，是由一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路的LED供電，如果其中一路LED故障，并不會影響其他路LED的工作，但是成本很高。還有就是恒流LED串聯(lián)應用電路，但是如果其中某個LED故障，就會影響整個電路的工作。
本文設計的這種LED驅動電路，是工作在恒流驅動模式下的，此路的恒流電流可以驅動一個LED串聯(lián)電路，多個驅動電路并聯(lián)，就可以靈活的組成各種LED串并聯(lián)電路，而且流過LED的電流可以通過外部采樣電阻來調節(jié)，實現(xiàn)每一路電流都不相同的應用。

1 基于OTA的恒流電路原理分析
1．1 整體電路架構
恒流電路芯片內部由誤差放大模塊和PWM產生模塊組成，外部是一個BUCK型的恒流驅動電路，如圖1所示。

誤差放大模塊將Rs上的采樣電壓VSEN反饋回芯片內部，誤差放大器將VSEN電壓與基準電壓作比較，產生誤差電壓值VERR。誤差電壓值VERR和鋸齒波進行比較，產生了能夠控制外部MOS管的PWM波形。外部電路是一個BUCK型的恒流電路，在GATE端的PWM波控制開關管的開啟關閉，在VIN端和NET0端之間的負載上產生電流。因為最終的VSEN采樣均值被誤差放大器穩(wěn)定在VREF處，且開關管導通時LED上流過的電流與采樣電阻電流相同，所以負載上的電流均值是恒定的。