基于DC/DC變換器的LED驅(qū)動電路的設(shè)計
從圖4可以看到,電路為單級折疊式共源共柵結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)有很高的輸出電阻,保證了電路的高電壓增益。結(jié)合模擬集成電路的基本知識,可得到電路的靜態(tài)增益:
其中,gm為輸入差分對管的跨導(dǎo),//代表電阻并聯(lián),gm14和gm35分別為晶體管MN14和MP35的跨導(dǎo),ro1,ro14,ro35,ro30分別為差分輸入對管和MN14,MP35,MP30的輸出電阻。
本文的誤差放大器只有一個主極點,在放大器的輸出端,它與輸出端的電阻以及電容大小有關(guān),用p 表示其大?。?p align="center">
其中,C 為輸出端點的電容大小,在開環(huán)狀態(tài)下主要為晶體管寄生電容。
2.4 PWM 比較器
PWM 比較器將經(jīng)斜坡補償后的電流采樣信號與誤差放大器輸出的控制信號進行比較,當(dāng)電流采樣電路輸出的峰值信號達到控制信號的值時,PWM信號發(fā)生翻轉(zhuǎn),產(chǎn)生一個很窄的脈沖信號,觸發(fā)功率
3.1 誤差放大器增益與相位曲線
圖6所示為誤差放大器的增益和相位曲線,其中,Gain和Phase分別代表開環(huán)狀態(tài)下誤差放大器的增益與相位。從圖中可以看出,在開環(huán)狀態(tài)下,誤差放大器的靜態(tài)增益可以達到70dB,并且3dB帶寬可達到10kHz以上;還可以看出,電路只有一個主極點,所以可以有90°的相位余量。
圖6 誤差放大器的增益與相位。
3.2 整體電路的功能仿真
圖7所示為整體電路的功能仿真結(jié)果。圖中,OSC,SLOPE,CS,VEA,RAMP,PWM 分別表示振蕩器輸出信號、斜坡信號、電流采樣信號、誤差放大器輸出信號、采樣電路輸出與斜坡信號疊加后的輸出信號、PWM 比較器的輸出信號。
圖7 電路整體功能仿真結(jié)果。
從圖7可以看到,斜坡信號產(chǎn)生電路在振蕩器信號的控制下輸出一個固定斜率的鋸齒波信號SLOPE,該信號與電流采樣電路輸出的信號進行疊加,生成RAMP信號。電路穩(wěn)定時,誤差放大器輸出為一個恒定值,當(dāng)功率管開通時,電感電流持續(xù)增加,CS端的采樣電流同步增加,RAMP信號也同步增加。當(dāng)RAMP信號的值達到Vea時,PWM 比較器便會發(fā)生翻轉(zhuǎn),輸出一個脈沖信號,關(guān)斷功率管。
然后,電感電流開始下降,并且采樣點電流消失,直至下一個工作周期,振蕩器輸出的時鐘信號再次打開功率管。
4 結(jié) 論
本文設(shè)計了一種基于DC/DC變換器的LED驅(qū)動電路,包括電感電流采樣電路、斜坡信號產(chǎn)生電路、誤差放大器和PWM 比較器。采樣電路采樣電感上的電流信號經(jīng)過放大后與斜坡補償信號疊加,然后輸出到PWM 比較器,并在誤差放大器輸出信號的控制下輸出一個電壓脈沖,控制功率管的關(guān)斷。
斜坡補償采用上斜坡補償方式,電路結(jié)構(gòu)簡單,易于實現(xiàn)。誤差放大器具有信號自動選擇功能,不需要增加選擇器,可大大降低功耗與版圖面積。
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