一種基于OTA的降壓型LED恒流電路

摘要：設計了一種LED恒流驅動電路，芯片內部電路由誤差放大模塊和PWM波形產生模塊組成，外部電路為一個BUCK型恒流電路。誤差放大模塊中采用了一個跨導放大器，將采樣電壓與基準電壓做比較，產生誤差電流，反饋電容作為跨導放大器的負載，產生了誤差電壓信號。誤差信號與鋸齒波相比較產生PWM信號，控制外部BUCK電路的開關管對LED電流進行平衡。采用CSMC 0．5μm的標準CMOS工藝庫進行電路仿真，結果表明本電路電流平衡的穩定度較高，滿足中小功率的LED串并聯的驅動。
關鍵詞：LED驅動；跨導放大器；降壓；恒流

近年來，白光LED光源以其長壽命、高亮度、低功耗等諸多優點，迅速的占領了廣場、辦公、路燈、醫療等各個領域的照明市場。LED光源就是半導體發光材料技術高速發展及綠色照明逐漸深入人心的產物。
半導體發光材料的光強度與通過它的電流呈線性關系，傳統的LED驅動是用恒壓驅動的方式，由于流過半導體的電流與加在上面的電壓呈指數關系，所以即便是恒壓驅動，當負載由于溫度或者其他原因變化的時候，其上面的電流變動很大，嚴重的影響LED的發光亮度。
現行市場上流行的LED恒流驅動是通過上面改進而來，是由一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路的LED供電，如果其中一路LED故障，并不會影響其他路LED的工作，但是成本很高。還有就是恒流LED串聯應用電路，但是如果其中某個LED故障，就會影響整個電路的工作。
本文設計的這種LED驅動電路，是工作在恒流驅動模式下的，此路的恒流電流可以驅動一個LED串聯電路，多個驅動電路并聯，就可以靈活的組成各種LED串并聯電路，而且流過LED的電流可以通過外部采樣電阻來調節，實現每一路電流都不相同的應用。

1 基于OTA的恒流電路原理分析
1．1 整體電路架構
恒流電路芯片內部由誤差放大模塊和PWM產生模塊組成，外部是一個BUCK型的恒流驅動電路，如圖1所示。

誤差放大模塊將Rs上的采樣電壓VSEN反饋回芯片內部，誤差放大器將VSEN電壓與基準電壓作比較，產生誤差電壓值VERR。誤差電壓值VERR和鋸齒波進行比較，產生了能夠控制外部MOS管的PWM波形。外部電路是一個BUCK型的恒流電路，在GATE端的PWM波控制開關管的開啟關閉，在VIN端和NET0端之間的負載上產生電流。因為最終的VSEN采樣均值被誤差放大器穩定在VREF處，且開關管導通時LED上流過的電流與采樣電阻電流相同，所以負載上的電流均值是恒定的。