一种具有线性调光功能的led驱动芯片的设计

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1、摘要摘要LED应用于照明，具有寿命长、节能环保、安全可靠等优点，随着近年来人们对节能环保的不断重视，LED电源逐渐进入人们的视野，并得到了快速的发展。目前的LED产业已经趋于成熟，并且其发展方向逐渐趋于结构简单化、设计功能化。如功率因数校正(PFC)技术的引进，使得LED电源减少了对电网的谐波污染，提高了电能使用效率；调光技术的引进，使得人们根据不同场合调节光线明暗程度成为可能。模拟调光技术是一种结构简单，成本低下的调光实现方案，广泛应用于对光线色温要求不高的低成本的场合。传统的模拟调光采用光电耦合器来反馈输出电压或电流信号，本文设计了一款采用原边反

2、馈控制的带模拟调光的LED驱动芯片，该芯片由外部控制产生一个占空比可调的振荡信号来线性改变恒流的基准电压，然后通过误差放大器与原边采样信号进行比较放大，以调节对功率管开关信号(PWM)的占空比，最终实现对LED电源输出电流的线性调节。原边反馈控制技术的采用省去了光耦反馈器件的使用，节省了芯片面积和成本。它采用单级PFC反激式拓扑结构，利用输入电流跟随输入电压波形的技术实现了芯片功率因数的校正。芯片内部采用了谷底检测技术，使得开关管在其压降为最低的情况下打开，减小了导通损耗。芯片还包含有过温、过压、过流保护结构的设计，保证了芯片的正常安全工作。此外，芯

3、片最大关断时间的设置，也保证了芯片的正常工作。本文首先分析阐述了芯片的拓扑结构和内部结构框图，然后分析了芯片恒流功能和PFC功能的实现。在确定了芯片的整体结构的基础上，本文针对调光环路的每个主要环节，对包含基准电压产生、PWM控制、误差放大器实现和线性调光等电路模块进行了设计与分析，并通过仿真验证了模块的功能与性能。最后本文采用TSMC_0.5umBCD工艺，并应用Hspice仿真工具，对芯片整体功能实现完成了仿真与验证。仿真结果显示，当输入交流电压为220V时，芯片的恒流输出为175mA，当调光占空比为80%、60%、40%和20%时，输出平均电流

4、分别为141.1mA、107.3mA、74.6mA和43.5mA，可以实现精度较高的线性调光。关键词:LED驱动电源，原边反馈，反激式拓扑，线性调光IABSTRACTABSTRACTLED,asonekindofordinarylight,hasthecharacteristicsoflonglife,energyconservation,environmentprotectionandreliability.Astheraisingattentionpaidonenergyconservationandenvironmentalprotection

5、,LEDpowersupplyhasattractedpublic’sattentionandbeenrapidlydevelopedduringthelastyears.Nowadays,theLEDindustryisdrivingtomaturitystage.Andit’sdevelopmentdirectionistobemoresimpleandbemorepointedonit’sfunction.Forexample,weinducethetechnologyofpowerfactorcorrection(PFC).Itcanredu

6、cethepollutiononpowergridandincreasethepowerefficiency.Ontheotherhand,theinductionofthedimmingtechnologymakesthedimmingwithdifferentrequirementstobepossible.Beingonekindofdimmingmethods,Analogdimmingisasimpleandcheapdimmingsolution.Ithasbeenusedinoccasionswithoutstringentspecif

7、icationoncolortemperaturewidely.Thetraditionalanalogdimmingcircuituseopto-couplertorealizethefeedbackoftheoutputsignal.Inthisarticle,wedesignaLEDdriverwithprimarysidecontrolandanalogdimming.Inthiscircuit,anadjustabledutycycleoscillationsignalproducedbyexternalcontrolcouldchange

8、thereferencevoltagelinearly.Andthereferencevoltagewill