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摘要：设计了一种滞环控制的带数字PWM调光的LED驱动电路，并对它进行了分析与实验。该驱动电路采用高边电流检测方案，通过设定的阈值电压限制高端检测电阻两端的电压差值，从而控制流经电感的峰值和谷值电流，以此达到控制通过LED的平均电流值。实验结果表明滞环控制的LED驱动电路稳定，且能较好地解决峰值电流控制方式下的平均电流与峰值电流不一致的问题。由于滞环控制的自稳定性，故无需额外斜坡补偿电路，相对其他控制电路结构简单。此外电路还设计了数字调光功能。通过改变PWM信号的占空比，可以改变输出电流大小，测试结果袁明数字调光信号可以平滑调节输出电流的大小，调光效果好。
关键词：LED驱动电路；滞环跟踪；峰值电流；调光
0 引言
LED的发光效率目前已经达到并且正在超过荧光灯、HID灯等传统光源的水平，在通用照明领域将逐渐成为主流光源。由于LED照明光源具有高光效、长寿命、节能环保，耐用等优点，近年来LED应用以及驱动已经成为研究热点。在相同工作电压下，LED的正向导通压降因受工艺离散性的影响而呈现出一定的差异，所以恒流驱动是白光LED的最佳选择。目前的电流控制方式主要有峰值电流控制，滞环控制，平均电流控制，和固定导通时间控制(COT)等控制方法。主流的峰值电流控制存在平均电流和峰值电流不一致的问题；且当电路占空比大于0．5时，有次谐波震荡现象，需要增加斜坡补偿电路，因此增加了电路复杂性。平均电流模式能精确控制平均电流，但是控制方法实现复杂，且仍需斜坡补偿电路。滞环电流控制模式中，LED的平均驱动电流值由内设阈值Imax和Imin决定，不存在类似于峰值电流控制模式问题，能较好地解决峰值电流控制的缺点，且无需额外斜坡补偿电路，电路结构简单。滞环控制具有自稳定性、动态响应迅速等优点，应用广泛。
文献设计的滞环电路，结构简单，稳定性好，但无调光电路设计。文献提出一种滞环跟踪控制电路，对电路进行仿真与理论分析，但电路无调光功能，且主电路为传统的降压电路，MOS管驱动设计困难。此外电路还采用D触发器限制频率抖动范围，但同时也限制了电路的带负载能力，且瞬态响应变差。
本文在文献的基础上，采用新的降压电路，去掉了D触发器，设计了一款带有数字PWM调光的LED驱动电路。
1 原理与设计
1．1 工作原理
本文设计的滞环LED驱动电路由主电路、电流检测电路，滞环控制电路三个部分组成。当MOS管导通时，续流二极管D截止，电感L电流上升，取样电阻Rs两端电压差值变大，将此电压差值通过差分放大电路，反馈至滞环控制电路，与滞环控制电路设定的阈值电压VH或VL相比较。如图1所示，当电压达到滞环控制系统的电压的上限值VH时，比较器输出电平翻转，关断MOS管，由于电感电流iL不能突变，此时感应出一个反向电压，续流二极管D导通。电感放电，当放电至电压低于滞环控制系统的电压的下限VL时，比较器电压翻转，MOS管导通，循此反复，限制了电感电流的峰值和谷值，从而达到了控制LED电流平均值。
1．2 电路分析
滞环控制的LED驱动电路主要由主电路，电流检测电路，滞环控制电路，以及数字调光电路组成。如图2中主电路由Rs，电感L，续流二极管D，开关器件MOS，以及负载LED。Vi为输入电压，Rs为检测电阻。电路稳定时，忽略续流二极管与Rs的导通压降可得：
(Vi-Vo)Ton=VoToff (1)
式中：Vi为输入电压，Vo为LED两端电压，Ton为导通时间，Toff为关断时间。
由式(1)可得：
ViTon=VoT (2) |
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