【正文】 程中，當(dāng)驅(qū)動器負(fù)載過大，或著外部電路裝置內(nèi)部部件的局部短路，開關(guān)管電流受到過流保護電路的流量限制，這是控制在額定范圍。傳統(tǒng)的保護方式是通過檢測開關(guān)管電流，一般用開關(guān)管串聯(lián)一個電阻小、使用該開關(guān)的柵源電第4章 驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)壓檢測，檢測到的電阻壓降或開關(guān)的柵源電壓，然后比較與參考電壓源，如壓降32閩南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計高低于參考電壓源，比較器的輸出電壓，使開關(guān)關(guān)閉，停止當(dāng)前的進一步提高，保證電流不超過額定電流。33圖411 過流保護原理圖本論文設(shè)計的 LED驅(qū)動電路的設(shè)計，因為電流控制模式，每個周期的峰值電流的大小是受電流誤差放大器的輸出電壓控制，所以數(shù)量限制電流誤差放大器在每個周期的峰值電流都有限制輸出電壓的大小。實施方式是利用穩(wěn)壓管夾控制電流誤差放大器的輸出端，如圖 411，峰值電流Imax與穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值Vz 的關(guān)系是：Vz=KImaxRs，其中Imax是通過開關(guān)和電感。穩(wěn)壓管反向截止開關(guān)管，每個周期的峰值電流是由一個電容電壓控制；當(dāng)放大器輸出連接到電容兩端的電壓的上升大于穩(wěn)壓值，穩(wěn)壓管的反向?qū)?，電容器通過穩(wěn)壓管排出，保持電壓不超過電壓值，從而保證了峰值電流不超過額定值。這種保護方法相比傳統(tǒng)的保護方法是簡單而明確，降低了設(shè)計的復(fù)雜度。 溫度保護電路芯片長期工作在接近極限的現(xiàn)狀，內(nèi)部功率大，芯片的溫度會急劇上升。此外，效果不好的散熱裝置，或高溫環(huán)境，可能導(dǎo)致增加的芯片的溫度工作溫度極限。當(dāng)芯片的溫度上升到預(yù)定的溫度限制，關(guān)閉，系統(tǒng)的電流和功率消耗為零，燙片冷卻。當(dāng)芯片的溫度降低到低于極限溫度的溫度值，開關(guān)管再次導(dǎo)通，電路恢復(fù)正常工作。如果主角前溫度條件沒有改變，所以芯片溫度會急劇上升，最終第5章 芯片整體仿真及其應(yīng)用方式舉例導(dǎo)致開關(guān)再次關(guān)閉。這個過程一直持續(xù)到芯片，改善工作環(huán)境?？紤]到實際應(yīng)用驅(qū)動可以工作在過熱關(guān)閉邊界，為了避免頻繁的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，過溫保護電路的比較器遲滯比較器。36圖12 過溫保護原理圖芯片的溫度保護原理如圖412所示。過熱保護是通過電阻的溫度特性完成。我們知道，熱敏電阻的電阻隨溫度而變化，當(dāng)溫度的增加而增加的電阻值可以，由于電阻和恒流源連接，使電阻兩端的電壓增加，當(dāng)電壓高于該能隙參考電壓，溫度檢測比較行動從“0”到“1”，邏輯或被迫關(guān)閉。當(dāng)溫度下降時，熱敏電阻兩端的電壓下降，當(dāng)電壓低于參考電壓下降，溫度檢測輸出比較器輸出翻轉(zhuǎn)，一個驅(qū)動開關(guān)管的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)由脈寬調(diào)制控制邏輯控制電路開始啟動，進入正常工作狀態(tài)。 欠壓保護電路欠壓保護電路通常用于輸入電流源的限制或具有高電阻。領(lǐng)導(dǎo)權(quán)力以外的恒功率，因此，隨著電流和電壓的電源電流將減少而增加。這是一個負(fù)電阻負(fù)載與電源相連接，并導(dǎo)致電力供應(yīng)是限制或在低電源電壓條件下被鎖定在低水平，欠壓保護電路防止芯片是可能的，這些問題在低電源電壓運行。欠壓保護功能的芯片引腳控制，比較器輸出信號保持較高水平，開關(guān)管是強制性的在一個封閉的狀態(tài)，比較器輸出低電平，開關(guān)管恢復(fù)“自由”，在這里，欠壓保護電路的行動模式和溫度保護電路類似。第5章 芯片整體仿真及其應(yīng)用方式舉例 芯片整體仿真 LED 驅(qū)動應(yīng)用電路如圖 51 。1C = μ F的電容，用于減小 Vin的輸入波紋；D1 是續(xù)流二極管，在開關(guān)管關(guān)斷時給電感電流提供通路；電阻TR =70 KΩ 用于設(shè)定振蕩器的頻率 f = 500KHz；電容 Vc= μ F，其電壓用以限定電感的峰值電流[12]。圖51 LED驅(qū)動芯片的典型應(yīng)用電路36閩南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計35 啟動運作仿真 開始時，外部電感電流和輸出電容器電壓逐漸增加從零振蕩，使輸出電壓達到其開路電壓在電流通過[12]。圖52 啟動時電感電流的變化圖53 啟動時輸出電容電壓的變化圖54 啟動時LED的正向電流閩南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 穩(wěn)定工作情況下的仿真 穩(wěn)定的工作，整個系統(tǒng)處于動態(tài)平衡狀態(tài)，電感電流和輸出電容器的電壓，電流的波動，這些都屬于正常的動態(tài)調(diào)整，電感電流平均值和電流流過LED相同的。圖55 穩(wěn)定工作時LED的正向電流圖56 穩(wěn)定工作時電感電流的波形37第5章 芯片整體仿真及其應(yīng)用舉例圖57 穩(wěn)定工作時輸出電容的電壓第5張 芯片整體仿真及其應(yīng)用舉例 應(yīng)用方式舉例 開關(guān)頻率選擇表51 各種頻率下Rt的推薦值200KHz5KΩ300KHz22KΩ400KHz37KΩ500KHz51KΩ700KHz73KΩ1MHz104KΩ本芯片采用一種可設(shè)定頻率的架構(gòu)設(shè)計，可利用一個連接在Rt 引腳和地之間的外部電阻Rt 在 200KHz 至 1MHz 的范圍內(nèi)進行頻率設(shè)置。表格 51 列舉了針對多種開關(guān)頻率而推薦Rt 的可選的電阻值[12]。另外，因為固定的振蕩器關(guān)斷時間τoff存在于每個振蕩周期，τon由電阻Rt確定，因此，隨著Rt 減小，開關(guān)頻率也減小，最大占空比相應(yīng)增加，振蕩器的頻率減小，這樣可以使輸入電壓在正常工作時盡可能低[12]。根據(jù)開關(guān)狀態(tài)過渡時期的電流電壓曲線根據(jù)電流電壓下降和上升的坡度來計算電壓電流的重疊損失，圖58顯示了理想的曲線，但實際上這是很難實現(xiàn)的，但我們可以根據(jù)理想曲線接近，計算和描述電壓和電流的重疊損失。圖58 開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的電壓電流重疊動態(tài)曲線38 Q1 導(dǎo)通時，電壓電流變化同步開始，同步結(jié)束。Q1 的電流從 0 上升到Io的同時，Q1 的電壓從最大值Vdc 下降到 0。重疊損耗為：。整個周期的平均損耗功率為：。Q1 關(guān)斷時電流下降和電壓上升同時開始同時結(jié)束，關(guān)斷期間的損耗為：。周期平均損耗為：設(shè)T son = Tsoff = Ts，所以總的開關(guān)損耗功率為：我們可以得到 Buck 變換器的效率[12]： 輸入電壓估算LED主要根據(jù)占空比決定輸入的電壓范圍，單位時間內(nèi)的開關(guān)時間就是占空比?？紤]到驅(qū)動在實際工作時存在的開關(guān)管壓降VQ1 ，壓降VD1二極管續(xù)流導(dǎo)通時的壓降,所以占空比和輸入輸出電壓之間的關(guān)系式為[12]：變換后得：其中VQ1 的典型值為 ，VD1的典型值為 [12]。最小工作電壓由最大占空比決定,最大占空比：。若Vout = V，τoff = 200ns， f = 500KHz，則VinMIN ≈具體的應(yīng)用還需要考慮避免欠壓現(xiàn)象時，實際的最低工作電壓的最大占空比和欠壓閾值共同決定的，欠壓保護的原則。最大工作電壓最低責(zé)任周期是確定的。 調(diào)光控制LED 驅(qū)動電路最實用的功能就是高精度調(diào)光，有兩種方法可以調(diào)光。 39第5章 芯片整體仿真及其應(yīng)用舉例 通過改變基準(zhǔn)電流的方法調(diào)節(jié) LED 的亮度由于發(fā)光能量從電源，電流流過二極管會影響亮度，所以通過改變大小的直流電流流40第5章 芯片整體仿真及其應(yīng)用舉例過LED可以調(diào)整發(fā)光亮度。改變直流值的方法，通過更改參考電流實現(xiàn)的具體方法，圖59所示。圖59 采用電阻分壓確定LED電流VADJ 的輸入電壓是：電阻上的參考基準(zhǔn)電流大小為：平衡狀態(tài)時， =V100Ω，即100ΩIref =Iled，所以得到：若將 REF 連接VADJ ，則R1 = ∞ , R2= 0，所以： 利用 PWM 信號控制 LED 的亮度簡單的一種方法，只是增加的外部電阻元件，或通過手動調(diào)節(jié)變阻器可以很容易。但也有缺點，一是目前存在的是，影響的設(shè)定精度，如果R和r2smaller字，是國際比較小，電流精度的控制之下，但緩沖放大器增益可以降低，導(dǎo)致輸出參考電壓精度低，如果R 1和R 2選擇過大，自動化相對ir2cannot忽視，因此選擇合理的r1and 。另一個缺點是作為一個參考電流變化，強度變化的同時，顏色溫度的變化，白光色一致性是無法保證。40閩南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計圖510 PWM調(diào)光的外圍電路提出了另一種方法，通過脈寬調(diào)制信號控制系統(tǒng)的亮度。具體實現(xiàn)方法，如圖510所示。在外部LED和LED系列加入管開關(guān)，利用脈寬調(diào)制信號控制管的開關(guān)和關(guān)閉。當(dāng)信號低，管，LED不亮，輸出電容器充電狀態(tài)，該引腳被拉到一個較低的水平，這將使下銷及芯片內(nèi)部斷開，從而控制電流峰值電壓存儲在電容器的連接當(dāng)脈寬調(diào)制信號的高，管傳導(dǎo)，電流流過LED，LED，因為電容和輸出電容電容存儲最后開啟電壓，使電流可以快速的恢復(fù)到以前的狀態(tài)值，亮度穩(wěn)定。如果脈寬調(diào)制信號控制開關(guān)的高頻（超過60），眼睛不會感到閃爍，接收光強度和脈寬調(diào)制控制信號的占空比成正比。因為控制占空比的變化，每個導(dǎo)電直流值是相同的，所以人類感覺顏色溫度相同，白光顏色一致。 調(diào)光性能指標(biāo) 最大的調(diào)光可以用調(diào)光范圍來描述，調(diào)光的最大脈寬調(diào)制調(diào)光比和最大電流調(diào)光率產(chǎn)品。電流最大調(diào)光的比例是通過最小最大兩種電流計算，公式如下：。最小PWM 占空比和最大PWM占空比可以計算電流調(diào)光的最大比例，公式如下：這樣，調(diào)光的總比公式為：若Imax＝1A,Imin＝,TpulseMAX＝10ms,TpulseMIN＝100us,則調(diào)光比最大為：41第6章 總結(jié) 第6章 總結(jié)設(shè)計的LED 驅(qū)動芯片采用 Buck 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電流控制的 PWM 調(diào)制方式，可調(diào)節(jié)發(fā)光亮度和設(shè)定振蕩頻率，適合應(yīng)用在大功率照領(lǐng)域。在本文中，主要工作如下：（1）白色LED驅(qū)動器在不同的模型分析和研究；（2）基于拓?fù)浜涂刂圃磉M行了分析，提出了整個框架芯片；（3）驅(qū)動芯片的主要電路的設(shè)計原理進行了分析和說明；（4）整體電路的仿真，仿真結(jié)果表明，所設(shè)計的驅(qū)動芯片的功能（5）對本文所設(shè)計的芯片列舉了三點應(yīng)用。所設(shè)計的驅(qū)動芯片進行了子電路仿真以及整體電路仿真，后續(xù)工作都打好了基礎(chǔ)。不過本人時間跟技術(shù)有限，論文的設(shè)計沒有能夠做到流片和版圖階段。集成電路設(shè)計是一個詳細的，全面的工作，任何忽視將影響設(shè)計的最終成功。在本論文中，該電路還需要根據(jù)布局，如擬議的后續(xù)行動適當(dāng)?shù)男薷呐c完善。43閩南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 參考文獻[1] Keith Scott. 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