LED恒流驅動電路研究與設計
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當V DS 《 VGS - V THN時， MOS 管處于線性區(qū)：
若某一原因導致運放同相端輸入電壓增大，會使得M0柵電壓增加。而I_rset對于固定的外設電阻是恒定的，故M0的漏電壓減小，從而M1的柵電壓減小，漏電壓增加，即運放的反相端電壓也隨之增加，反之亦然。這一結構保證運放的同相端和反相端輸入電壓始終保持相等，即保證M1和M2的漏電壓相等。同時M1和M2的共柵連接方式使得兩者的柵電壓相等。由式（1）、（2）可以看出，只要保證M1和M2的柵、漏電壓均相等，驅動電流Iout與I_rset就會滿足一個線性的比例關系，比例系數(shù)依賴于M1和M2的寬長比的比值。而對于一個固定的外設電阻，I_rset是固定不變的，電路可以利用此關系在M2尚處于線性區(qū)時就可以恒流輸出，顯著的降低恒流輸出的工作電壓。這一結構要求電路中的運放的線性區(qū)的工作范圍寬，即保證在M2處于線性區(qū)時，運放一直能夠正常放大，保證M1和M2的漏源電壓相等。當同相端的增加量使得運算放大器已經進入到飽和區(qū)時，盡管反饋結構不再起作用，但M2已經可以利用飽和區(qū)恒流特性實現(xiàn)恒流輸出，I_reST不變使得飽和區(qū)的恒流值與線性區(qū)一致，兩個工作區(qū)的曲線擬合在一起，形成最終的恒流輸出曲線。
三種結構的恒流工作電壓和驅動電流最大誤差如表1所示。三種結構的I_rset均是同一簡單電流鏡產生的1mA電流，驅動電流與I_rset的比例關系均設置為1：50，外接電壓的工作范圍均為0V~5V.
表1 三種結構恒流工作電壓及驅動電流最大誤差比較
可以看出，圖1中（c）的結構可以實現(xiàn)顯著降低恒流工作電壓的目的?？傮w電路中的恒流驅動模塊采用該結構。
LED恒流驅動的總體電路如圖2所示，圖中控制電路部分用于控制是否有恒流輸出。ctr信號是外接PWM數(shù)字信號，可以實現(xiàn)對LED的調光控制。
整個控制模塊利用施密特觸發(fā)器實現(xiàn)電平的準確翻轉，通過邏輯門作用于MC8、MC9.這兩個MOS管在控制信號發(fā)生翻轉時迅速將電平拉高或拉低，實現(xiàn)了對控制信號控制功能的加速作用，電路的響應速度快。當ctr信號為高時輸出禁止，ctr信號為低時輸出允許，從而實現(xiàn)利用外部的PWM信號實現(xiàn)調光功能。I_rset產生電路要實現(xiàn)通過外設電阻Rset對I_rest大小的控制，并且對與固定的Rset可以恒流輸出。利用帶隙電壓源產生一個基準電壓，利用運放實現(xiàn)基準電壓到基準電流的轉換。將運放的反相端連接到外設電阻Rset就實現(xiàn)了轉換的電流大小受控于Rset.通過后續(xù)電路將電流適當放大，最終給出I_rset.總體電路利用確立好的恒流驅動模塊實現(xiàn)恒流輸出。
圖2 恒流驅動電路總圖
3 仿真測試結果
采用圖2電路結構，基于CSMC0.5umBCD工藝庫進
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