LED是繼白熾燈、熒光燈,、節(jié)能燈之后的人類(lèi)第四次照明方式的*,。它具有色彩還原好、響應(yīng)速度快,、節(jié)能,、安全、環(huán)保,、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),，因而被廣泛應(yīng)用于日光燈、室內(nèi)照明與裝飾,、路燈,、舞臺(tái)燈、顯示屏,、背光源,、指示燈等。隨著LED發(fā)光效率的不斷提升,，LED在應(yīng)用上呈現(xiàn)多層次的變化,，現(xiàn)已廣泛用于汽車(chē)電子、移動(dòng)設(shè)備,、LCD背光及通用照明等領(lǐng)域,。
伴隨著LED的廣泛應(yīng)用，LED驅(qū)動(dòng)IC的需求也迅猛增長(zhǎng),，LED驅(qū)動(dòng)IC主要用于為L(zhǎng)ED提供高效和持久的驅(qū)動(dòng),。它除了為L(zhǎng)ED提供簡(jiǎn)單的控制與驅(qū)動(dòng)外，一般還具有智能管理功能,，從而實(shí)現(xiàn)高性能,、高效率和各種管理及保護(hù)功能。驅(qū)動(dòng)IC的需求和LED的應(yīng)用密不可分,，LED的應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展,，也推動(dòng)了驅(qū)動(dòng)IC的發(fā)展,。反過(guò)來(lái)，驅(qū)動(dòng)技術(shù)又是提升LED照明應(yīng)用水平的關(guān)鍵所在,。因此,，如何設(shè)計(jì)出效率更高，功能更強(qiáng),，結(jié)構(gòu)更優(yōu)的LED驅(qū)動(dòng)IC,，將是集成電路設(shè)計(jì)的新一輪挑戰(zhàn),。
1 芯片結(jié)構(gòu)及其工作原理
基于開(kāi)關(guān)電源的市場(chǎng)需要,，本文設(shè)計(jì)了一款LED照明驅(qū)動(dòng)芯片，圖1所示是基于0.5μm CMOS標(biāo)準(zhǔn)工藝設(shè)計(jì)出的一種不隨溫度,、電源電壓以及工藝變化的高電源抑制比的基準(zhǔn)電壓源結(jié)構(gòu),。該芯片采用脈頻調(diào)制方式，通過(guò)設(shè)計(jì)電阻-電容網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的固定關(guān)斷時(shí)間功能,，這種電路結(jié)構(gòu)避免了采用斜坡補(bǔ)償技術(shù),，在實(shí)現(xiàn)電路的PFM調(diào)制的同時(shí)也簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，提高了芯片效率,。該芯片內(nèi)部包括振蕩器,、PFM控制電路、基準(zhǔn)電壓源,、偏置電路,、RS觸發(fā)器、過(guò)壓,、欠壓保護(hù)電路及驅(qū)動(dòng)電路等核心模塊,。
圖1 芯片電路結(jié)構(gòu)
工作時(shí)，該芯片通過(guò)一個(gè)功率MOSFET和一采樣電阻來(lái)將負(fù)載變化情況反饋到芯片內(nèi)部,。反饋信號(hào)先經(jīng)過(guò)低通濾波器,，把高頻開(kāi)關(guān)噪音濾掉，再以電流形式輸入到Current COMP模塊進(jìn)行調(diào)節(jié),，以產(chǎn)生控制R-S觸發(fā)器R端的信號(hào),，然后和Oscillator PFM Regulator模塊產(chǎn)生的S端信號(hào)共同控制驅(qū)動(dòng)電路，最后驅(qū)動(dòng)功率MOFFET來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的PFM調(diào)節(jié),。除此之外,，Error AMP模塊、AMP模塊及Voltage COMP三模塊則構(gòu)成過(guò)流保護(hù)電路,，當(dāng)流過(guò)外部電路的電流過(guò)大時(shí),，通過(guò)外部電阻的電流檢測(cè)，并使反饋電壓與恒定基準(zhǔn)電壓作比較,，再將兩者差值比較放大,，以產(chǎn)生控制RS鎖存器CtR端的信號(hào),，并強(qiáng)制關(guān)斷功率管。這種前饋保護(hù)模式可有效降低電流過(guò)大時(shí)燒毀功率管和LED燈的風(fēng)險(xiǎn),，可對(duì)電路起到可靠的保護(hù)作用,。而Low Voltage Lockout保護(hù)模塊可在輸入電壓低于正常工作電壓2.5V情況下強(qiáng)制關(guān)斷芯片，從而防止芯片在低電壓下工作,，提高電源的利用效率,。
2 芯片主要電路模塊設(shè)計(jì)
2.1 自偏置電路
圖2所示電路為該IC的自偏置電路，芯片自行啟動(dòng)將提供兩個(gè)偏置,，分別為N管偏置和P管偏置,，從而為各個(gè)模塊提供偏置電壓。
圖2 偏置電路結(jié)構(gòu)