基于一种滞环恒流控制的大功率LED驱动电路设计
栏目:高压管接头 发布时间:2020-11-02 17:28
等益处成为他日兴盛趋向。然而,要针对差别的行使场地,划分计划一个特殊的芯片,目前景况是不成行的。因而,可以使电源与负载互相独立的 提出的电流采样技巧用于一种滞环恒流...

  等益处成为他日兴盛趋向。然而,要针对差别的行使场地,划分计划一个特殊的芯片,目前景况是不成行的。因而,可以使电源与负载互相独立的

  提出的电流采样技巧用于一种滞环恒流驾御大功率LED驱动电途中,除具有环途驾御与过流偏护的效用外,还具有电压赔偿的效用及构造简便的特质。

  外1中列出了现有的几种电流检测技巧并罗列了其优毛病。文献对其举行了详尽先容。

  图1是滞环驾御电途框图。LED驱动电流的变动响应正在Rsense两头的压差变动上。滞环电流驾御模块内设两个电流阈值Imax和Imin,当电途接上电源时,功率管掀开,电源通过Rsense、负载LED向电感L充电,驱动电流上升。当电流>

  Imax时,驾御电途输出低电平紧闭功率开合管。此时电感通过负载LED、Rsense和肖特基二极管放电,电流降落。当驱动电流

  能够看到,滞环驾御电途应用的是串联电阻采样技巧。从外1可知,串联电阻技巧的功耗很大,同样具有高精度且无损耗的Sensfet坊镳更胜一筹。然而,Sensfet技巧只可检测功率管掀开时的电流变动景况,而无法检测功率管合断光阴的电流变动。因而无法正在必要永远对电流举行采样检测的滞环驾御电途中应用。同时,因为输入电压较高,串联电阻所破费的功率正在所有电途功率中所占比例也低重了。

  图2是电途采样电途构造图。Rsense为采样电阻,R1=R2=R;Mp1、Mp2、Mn1、Mn2构成的电压镜和Mp9反应管构成成家电流源举动电流检测电途。个中Mp1与Mp2互相成家并被偏置正在饱和区,Mn1与Mn2是两个不异且十分小的电流源,以保障流过Mp1与Mp2的电流相当从而使其具有相当的VSG。

  因为Vin>

  Vcsn导致I1与I2不相当。采样电流Is即为这片面众余电流,巨细为

  式(1)中,实践流过Rsense的电流为IL+I2.由于I2的巨细低于电感电流的10-4倍,其影响能够无视不计。

  图4为实践电途图。Vin与Vcsn为正确采样电阻Rcsn两头电压,输入限制8~40 V;Vcc为芯片内部5 V平稳电源。

  正在实践电途中,VA对VB的成家度直接影响采样精度。图3为简化的小信号模子。

  的眇小值。由式(6)能够看出,当gm1ro2或gm2越大,VA与VB的成家度越高,电流采样越正确。值得属意的是,式中显示gm1ro3的平方项,这意味着能够用较小的增益抵达高精度。然则,耐压5 V的低压管无法正在高输入电压下寻常任务,电途中必需应用豪爽耐压40 V的高压管。然而高压管的增益与等效输出电阻很低,无法满意电流采样电途的精度请求。

  为使低压管能正在高压输入中也寻常任务,电压镜采用了上下压器件混用的共源共栅构造。Mp1、Mp2、Mn1和Mn2为低压管;Mp3、Mp4、Mn3和Mn4为高压管。一方面,高压管举动共源共栅器件增大了输出电阻;另一方面,它经受了大片面压降,以偏护低压管不被击穿。然而,共源共栅构造带来另一个题目。串联电阻R2令Mp2和Mp4之间的次顶点更贴近原点,使体系变得不屈稳。为肃清该顶点带来的影响,正在共源共栅构造的输出端参加赔偿电阻R5和电容C,引入一个零点并使主顶点更低。

  高压管Mp5~Mp10为成家电流源的输出级,要紧起间隔缓冲的效力,电流镜构造避免了扩大新的顶点。分流构造Mp7、Mp8将Mp5永远偏置正在饱和区,从而愿意流过Mp9与Mp10的电流最低降至0 A,使电途正在空载时能够输出地电压,为芯片的进一步计划供应了简单。

  高压管Mp11、Mp12、Mn7与R4组成了电压赔偿电途。正在前述的任务道理中,电途通过将电流束缚正在阈值Imax和Imin间周期变动抵达恒流驾御的宗旨。个中电源向电感的充、放电流程中,充电速度与输入电压成正比,放电速度和芯片的延迟则与输入电压无合。这一分歧导致了正在输入电压变动时,电流会因正在固定的延迟时期中具有差别的上升斜率和不异的降落斜率,使实践电流峰值Imax升高,影响均匀电流值。该赔偿电途通过将与输入电压成正比的电压Vb2转换为与输入电压成正比的电流Ic,使流过R3的采样电流Isense对输入电压具有正合连性,从而正在输入电压升高季节电流阈值Imax、Imin低重,抵消因电流上升斜率降低对均匀电流带来的影响。

  为验证文中提出的电流采样电途的效用,纠合滞环驾御电途及外部负载正在Cadence中举行了仿线 V时采样电流、电压与负载电流的相干。由图可睹,采样电流与采样电压随负载电流同相周期性变动,周期约为1.2μs.

  原委测试,当负载电流从0.4 A变动至1 A时,电途采样精度最低为99.78%,理念的任务电流为0.6~0.8 A,精度高达99.96%.

  外2为差别输入电压下负载电流的峰-峰值。由外中数据筹算,正在输入电压由15V变动至35V的流程中,负载电流的最大偏差仅为0.81%.

  图6为外接电流源正在0~1.2 A之间跳变时采样电途输出电压的波形。图中输出电压限制为0~5 V,为整颗芯片计划过流偏护、开途偏护等其他电途供应了简单。

  计划了一款实用于滞环驾御构造的电流采样电途。应用成家电流源技巧以很少的器件数目和简便的构造,实行了耐高压高精度的宗旨。端到端的输出电压限制,则使整颗芯片中其他电途的简化成为也许。电途中应用的电压赔偿技巧,使负载电流与输人电压的合连性大大低重。

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