一種滯環控制的LED驅動設計

摘 要： 設計了一種滯環控制的帶數字PWM調光的LED驅動電路，并對它進行了分析與實驗。該驅動電路采用高邊電流檢測方案，通過設定的閾值電壓限制高端檢測電阻兩端的電壓差值，從而控制流經電感的峰值和谷值電流，以此達到控制通過LED的平均電流值。實驗結果表明滯環控制的LED驅動電路穩定，且能較好地解決峰值電流控制方式下的平均電流與峰值電流不一致的問題。由于滯環控制的自穩定性，故無需額外斜坡補償電路，相對其他控制電路結構簡單。此外電路還設計了數字調光功能。通過改變PWM信號的占空比，可以改變輸出電流大小，測試結果表明數字調光信號可以平滑調節輸出電流的大小，調光效果好。

關鍵詞： LED驅動電路； 滯環跟蹤； 峰值電流； 調光

中圖分類號： TN911?34； TM714.3 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）10?0128?03

0 引 言

LED的發光效率目前已經達到并且正在超過熒光燈、HID燈等傳統光源的水平，在通用照明領域將逐漸成為主流光源。由于LED照明光源具有高光效、長壽命、節能環保，耐用等優點，近年來LED應用以及驅動已經成為研究熱點[1?3]。在相同工作電壓下，LED的正向導通壓降因受工藝離散性的影響而呈現出一定的差異，所以恒流驅動是白光LED 的最佳選擇[4]。目前的電流控制方式主要有峰值電流控制，滯環控制[4]，平均電流控制，和固定導通時間控制（COT）[5]等控制方法。主流的峰值電流控制存在平均電流和峰值電流不一致的問題；且當電路占空比大于0.5時，有次諧波震蕩現象，需要增加斜坡補償電路，因此增加了電路復雜性。平均電流模式能精確控制平均電流，但是控制方法實現復雜，且仍需斜坡補償電路[4]。滯環電流控制模式中，LED的平均驅動電流值由內設閾值Imax和Imin決定，不存在類似于峰值電流控制模式問題，能較好地解決峰值電流控制的缺點，且無需額外斜坡補償電路，電路結構簡單。滯環控制具有自穩定性、動態響應迅速等優點，應用廣泛[4，6?7]。

文獻[5?6]設計的滯環電路，結構簡單，穩定性好，但無調光電路設計。文獻[7]提出一種滯環跟蹤控制電路，對電路進行仿真與理論分析，但電路無調光功能，且主電路為傳統的降壓電路，MOS管驅動設計困難。此外電路還采用D觸發器限制頻率抖動范圍，但同時也限制了電路的帶負載能力，且瞬態響應變差。

本文在文獻[7]的基礎上，采用新的降壓電路，去掉了D觸發器，設計了一款帶有數字PWM調光的LED驅動電路。

1 原理與設計

1.1 工作原理

2 實 驗

2.1 關鍵點波形測試

表1 PWM信號占空比與輸出電流

3 結 語

研究設計了一種高邊電流檢測的滯環控制的LED驅動電路。電流滯環控制方式解決了電流峰值控制中峰值電流與平均電流不一致的問題，并且沒有峰值電流控制中出現的占空比大于0.5時次諧波震蕩現象，故無須斜坡補償電路，電路結構相對簡單。能適應寬范圍類電壓輸入以及較大范圍負載變化的場合。且電路實現了數字PWM調光，實驗測試結果表明電路性能穩定，調光效果好，無閃爍，電流平滑變化，能適應需要智能調光的場合，符合節能的要求以及可以用在原邊反饋，次級輸出電壓波動較大的無光耦反饋的廉價場合。

參考文獻

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