基于滯環(huán)跟蹤控制的LED驅動電路設計
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1．3 滯環(huán)比較跟蹤電路設計
圖3所示為滯環(huán)跟蹤控制的電路原理圖，由運算放大器和電阻組成的電壓比較前級，與非門組成的RS鎖存器以及消抖D觸發(fā)器。Vo1為滯環(huán)控制電壓的上限值，Vo2為滯環(huán)控制電壓的下限值。當輸入電壓小于Vo2時輸出滯環(huán)輸出為1，使開關器件導通；當電壓在Vo1～Vo2之間時為保持狀態(tài)；當輸入電壓高于Vo2時滯環(huán)輸出為0，使開關器件關閉。如此反復，即可完成對電流的跟蹤控制作用。由于電路頻率抖動范圍過大，電路輸出連接D觸發(fā)器，降低滯環(huán)的抖動頻率，f≤CLK。
由圖可知電壓閾值：
Vo1=V(R6+R7)／(R5+R6+R7) (2)
Vo2=VR7／(R5+R6+R7) (3)
因此可以通過調節(jié)R5，R6和R7來調節(jié)閾值電壓，從而實現(xiàn)輸出恒定電流值的調節(jié)。電路電流平均值等于流過取樣電阻的平均值。即：Iled=IR10。
IR10=R14／R12·(Vin0-Vin1)／R10=(Vo1+Vo2)／(R14／R12)／R10／2 (4)
滯環(huán)電流范圍是：
△I=(Vo1-Vo2)·R12／(R10·R14) (5)
2 滯環(huán)跟蹤控制驅動電路仿真分析
為了驗證以上分析，本文采用仿真軟件PSIM 6．0對該電路控制方法進行時域仿真，電路的基本參數(shù)為：V1=30 V，V2=5 V，R5=100 kΩ，R6=50 Ω，R7=700 Ω。L=1 mH，C=100μF，R10=0．1 Ω，R11=R12=R13=R14=10 kΩ，CLK=500 kHz，其中大功率LED等效為R3=30 Ω電阻負載。
由式(1)～式(3)可得表1。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/167344.htm
由仿真波形圖4可得穩(wěn)態(tài)電流為366．5 mA，與理論相差6．5 mA，相對誤差為1％。精確的控制了LED的平均電流，并且紋波電流小于0．01 mA，開啟電流緩慢上升，具備電路軟啟動的功能，對電路起到了很好的保護。圖5和圖6可知由滯環(huán)跟蹤控制的輸出電平脈寬寬度能很好的跟蹤電感峰值電壓，實現(xiàn)輸出恒定的電流值。但由于系統(tǒng)的延時，電感電壓會略超出或略低于閾值電壓。
經(jīng)進一步仿真，當輸入電壓在10～100V之間變化時，輸出電流變化小于10 mA。當輸出負載為10 Ω、20 Ω和30 Ω的時，電流變化同樣小于10 mA。系統(tǒng)能穩(wěn)定工作，表明電路具有很強的自穩(wěn)定性。
3 結語
滯環(huán)比較跟蹤控制的LED驅動電路通過調節(jié)閾值電壓范圍可以精確控制LED的平均電流值，很好地滿足了大功率LED對電流的要求；它還解決了峰值電流控制的平均電流與峰值電流不一致以及需要額外補償電路的問題。通過仿真分析可知，電路的平均電流值穩(wěn)定，紋波電流小，并且具備軟啟動的特性，能滿足對色溫要求很高的大功率LED驅動電路的要求。滯環(huán)比較跟蹤控制的LED驅動電路具有響應速度快，系統(tǒng)魯棒性好，改善了電路的啟動特性，適應寬范圍內(nèi)電壓的輸入和負載變化較大的場合等顯著優(yōu)點，而且由于電路具有自穩(wěn)定性，故電路無需額外斜坡補償，使電路變得相對簡單。
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