led调光芯片原理（LED电路原理基础—恒流驱动的buck实现，线性调光或者PWM

led调光芯片原理（LED电路原理基础—恒流驱动的buck实现，线性调光或者PWM调光）

如下是线性调光，控制采用自激式降压控制，通过镜像电流源和输入调光构成的驱动迟滞比较器实现发波控制，如下是详细原理，感兴趣可以分析下，对于建模和电路理解有很好的作用。内容较长，原理看的继续。

1、基于电感电流连续导通模式的降压式LED驱动器的基本原理如图2-6-1所示。它属于自激式降压变換器,主要包括以下5部分: ①由运算放大器A、MOS场效应管V2(P沟道管)和 RSET(LED平均电流设定电阻)组成的镜像电流源, 其输出电流IH是LED灯串平均电流ILED(AVG)的镜像电流(因图1中未使用输出电容器, 故LED需用平均电流表示),二者存在确定的比例关系,令k为比例系数,则IH=kILED(AVG); 仅当k=1时 IH= ILED(AVG)。由于一般情况下k«1,因此可将大电流ILED(AVG)按比例转換成小电流IH,使取样电流値大大减小。R1为镜像电流源的内部电阻。镜像电流源的输入端接UI,输出端经过内部电阻RL、RL(HYST)接地, RL为镜像电流源的负载电阻, 镜像电流源的控制电压取自RSET两端的压降。 ②模拟调光信号UDIM的输入电路,包括1.20V带隙基准电压源(它经过电阻R2给模拟调光信号输入端 DIM提供1.20V的偏置电压) ,低通滤波器LPF(用于滤除高频干扰)。 ③恒流控制电路,由比较器1、N沟道 MOSFET功率开关管V1和滞后电路(包含N沟道MOS场效应管V3、设定负载滞后量的电阻RL(HYST))组成。 ④内部电源关断控制电路,它包含内部稳压器和比较器2。 ⑤用于维持输出电流恒定的电感器L、LED灯串及超快恢复二极管(或肖特基二极管)VD。

电感电流连续导通模式的工作原理是当功率开关管V1导通时,对电感进行诸能,通过电感的电流路径为 UI→RSET→LED灯串→L→V1→地,此时VD截止,电感电压UL的极性是左端为正, 右端为负,当V1截止时,由于在电感上产生反向电动势,UL的极性变成右端为正,左端为负, 使得VD导通,电感开始泄放能量,泄放电流的途径变为从L的右端出发→VD→RSET→LED灯串→返回L的左端, 因此,无论V1是导通还是截止,电感上始终都有电流通过,且电流方向保持不变,这就是连续电感电流导通模式的基本原理。

2、采用连续电感电流导通模式有以下优点:

(1)外围电路简单,使用元器件数量少,可降低LED驱动电源的成本。

(2)恒流特性好,恒流精度可达2%~5%。

(3)通过控制小电流来调节ILED(AVG),这有利于提高电源效率。

(4)与不连续电感电流导通模式相比,连续电感电流导通模式可提高大功率LED驱动电源的效率。

(5)可省去输出滤波电容器,设计成无输出滤波电容器的长寿命LED驱动电源,输出滤波电容器的主要作用是滤除纹波和噪声, 但由LED灯串的亮度取决于通过灯串的平均电流ILED(AVG)値,并不受高频纹波电流的影响, 因此只要使输出噪声不超过允许値,即可使用小容量的陶瓷电容器,而不用选择成本高、体系积大、寿命短、具有低等效串联电阻(RESR)的铝电解电容器,铝电解电容器是限制LED灯具寿命的重要因素。

图1：原理

由图1可见,当UDIM>URL时,比较器1输出高电平,使功率开关管V1导通, 流过LED的电流ILED(AVG)线性地增大,ILED(AVG)通过镜像电流源使IH也同步的线性增加, 进而使U.,.升高,当URL>UDIM时,比较器1输出低电平,将V1关断, 流过LED的电流ILED(AVG)按照线性规律减小,使V3截止。由于RL(HYST)串联在RL上, 这就抬高了比较器1的反馈电压URL,以便使比较器1的输出保持为低电平,随着ILED(AVG)线性地减小, URL也随之降低,直到URL<UDIM时进入下一个振荡周期,因为流过LED的电流是锯齿波, 其平均电流ILED(AVG)与比较器1的电压阀值(即UDIM)成正比,因此改变UDIM即可改变ILED(AVG), 最终达到模拟调光之日的。

比较器1的滞后电路由V3和RL(HYST)组成,其作用类似于施密特角成发器,当UDIM>>URL时, 比较器1输出为高电平,使V3导通,将RL(HYST)短路,此时滞后电路不起作用, 一旦URL>>UDIM, 比较器迅速翻转后输出为低电平,使V3截止,滞后电路起作用,使URL进一步升高, 直到UDIM>>URL,比较器1才能输出高电平,令V3导通,滞后电路失效,因此, 滞后电路可使URL形成锯齿波电压,能避免比较器及V1频繁地动作。

图1中,模拟调光信号UDIM的允许输入范围是0.3~2.5V。1.20V带隙基准电压源经过电阻R2 给DIM端提供偏置电压,不进行模拟调光时DIM端为开路,该端被偏置到1.20V,以保证LED能正常发光,此外, UDIM还被送至内部电源控制电路,当 UDIM<0.2v时,芯片进入待机模式,内部电源掉电, udimm="0.25V">0.2V时,才允许芯片工作。

模拟调光时, 输出平均电流ILED(AVG)与模拟调光信号UDIM的特性曲线示例如图2所示, 图中的实线和虚线分别对应于电流检测电阻RSET=0.1Ω(最小値)、0.2Ω时的ILED(AVG)-UDIM曲线, 由图可见,当UDIM>>0.3V时,ILED(AVG)随UDIM的升高而线性地增大, 当DIM端悬空、L=47µH、ILED(AVG) = 1A, 驱动1只正向压降为3.2V的白光LED时,开关频率为300kHz(典型值),最高开关频率可达1MHz左右。