【技術(shù)視點】如何設(shè)計高效率的LED恒流驅(qū)動電路

　　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(zhǔn)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(xiàn)滯環(huán)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(zhuǎn)化成采樣電壓CS，當(dāng)CS電壓大于VTH_H時，P_OFF為高，P_ON為低，M1關(guān)M2開啟，此時COMP1_G負(fù)端輸入VTH_L，并且此時由于P_ON為低，功率管關(guān)斷，LED電流開始減小，采樣電壓也開始減小。當(dāng)CS電壓小于VTH_L時，P_OFF為低，P_ON為高，M1開啟，M2關(guān)斷，COMP_G負(fù)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(dāng)CS電壓大于VTH_H時，遲滯比較器模塊將重復(fù)上一個周期的動作。這樣通過遲滯比較器就能產(chǎn)生一定占空比的方波來控制功率開關(guān)管關(guān)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(yīng)速度，同時也提高了芯片輸出電流精度?！　?、模擬和PWM調(diào)光（DIM）

　　通常希望在不同的應(yīng)用場合和環(huán)境下，LED的發(fā)光亮度能夠隨著應(yīng)用和環(huán)境的變化隨時可調(diào)，這就需要LED驅(qū)動器具有調(diào)光的功能?，F(xiàn)在，最常用的LED調(diào)光方式有：模擬調(diào)光、PWM調(diào)光、數(shù)字調(diào)光等方式。

　　模擬調(diào)光是通過線性的改變LED驅(qū)動器的輸出電流來調(diào)整LED的發(fā)光亮度，它的優(yōu)點是能夠避免由PWM或數(shù)字調(diào)光所產(chǎn)生的噪聲等問題，缺點是模擬調(diào)光會改變LED的驅(qū)動電流，從而引起LED的色偏。PWM調(diào)光方式是通過反復(fù)開關(guān)LED驅(qū)動器，在PWM信號使能期間輸出電流，其它時間內(nèi)關(guān)閉LED驅(qū)動，通過調(diào)節(jié)PWM信號的占空比可來實現(xiàn)調(diào)光。PWM調(diào)光的原理是利用人眼的‘視覺暫留’效應(yīng)，但為了避免人眼能夠看到LED的閃爍，PWM調(diào)光的頻率應(yīng)在100Hz以上。

　　由于不會改變LED平均電流，PWM調(diào)光也就不會改變LED的色度。

圖4模擬調(diào)光等效電路圖

　　圖4給出了模擬調(diào)光等效電路圖。圖4是一個差分輸入結(jié)構(gòu)。其中輸入V1為一固定電平2.5V，V2為DIM引腳的輸入經(jīng)電阻分壓后的電平。由于本電路只工作于大信號情況下，所以首先對其大信號進(jìn)行分析。N1、N2管組成的電流鏡將兩通路電流強(qiáng)制相等，則：

　　壓大于V1時，由于L2點電壓為低N3、N4截止。輸出Io為零，無調(diào)光效果。當(dāng)V2減小到2.5V，兩邊電流相等，輸出也為零。此時若V2從2.5V減小ΔV，由公式（3）可知電壓L1與L3之差就增大ΔV，這樣引起的電壓差在電阻上產(chǎn)生的電流經(jīng)過N3、N4鏡像后就得到輸出電流Io。該電流將進(jìn)入電流采樣模塊，并影響電流采樣電壓CS的大小，從而起到改變輸出電流的作用。

　　圖5給出了芯片模擬調(diào)光過程仿真圖。從圖中可以看到，當(dāng)DIM引腳電壓逐漸降低時，LED平均電流IL也開始按一定比例降低，在DIM引腳電壓低于0.3V時，功率管被關(guān)斷，LED電流下降到零。這就說明模擬調(diào)光模塊能很好的控制LED驅(qū)動電流大小。

圖5模擬調(diào)光過程仿真圖

　　圖6給出了PWM調(diào)光等效電路圖，通過在DIM引腳加入可變占空比的PWM信號就可以改變輸出電流，從而實現(xiàn)PWM調(diào)光。

圖6PWM調(diào)光等效電路圖　　圖6中，當(dāng)DIM由高變低，小于VT_L時，使能變EN為高。此時VT選通為VT_H，當(dāng)DIM由低變高，高于VT_H時使能轉(zhuǎn)換，并實現(xiàn)一定的電壓遲滯。如果輸入信號是PWM信號，同樣通過上述工作過程，這樣EN輸出同樣為PWM信號，控制內(nèi)部功率管的開關(guān)，從而達(dá)到控制輸出電流的目的。

　　圖7給出了當(dāng)DIM