LED驅(qū)動控制芯片之系統(tǒng)建模與環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)
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LED在生活中處處可見,有顯示屏的,也有照明的,但是有很多人不知道LED燈需要LED驅(qū)動器來驅(qū)動,下面來介紹驅(qū)動器的相關(guān)知識。
升壓型LED驅(qū)動電路以及控制環(huán)路圖如圖1所示。通過電阻Rs1采樣負(fù)載LED電流輸入電壓誤差放大器(EA),誤差放大器的輸出經(jīng)過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)輸出作為電流峰值比較器的基準(zhǔn),電阻Rs2采樣開關(guān)管S1上的電流輸入比較器的正端,Ramp是峰值電流控制中的斜坡補(bǔ)償電流。時(shí)鐘信號CLK確定開關(guān)頻率與開關(guān)管的開通,當(dāng)電流信號大于設(shè)定的閾值時(shí),比較器的輸出變高觸發(fā)邏輯電路翻轉(zhuǎn)開關(guān)管關(guān)斷。
圖1 升壓型LED驅(qū)動電路控制圖
可建立如圖2所示的小信號模型電路。對于升壓型的功率級電路,利用狀態(tài)空間平均法可以得到原功率級兩個重要的傳遞函數(shù)Gvd(s),Gid(s)并根據(jù)圖中模型可以推導(dǎo)出輸出電壓對指令電流信號的等效功率級傳函Ap(s)。
圖2 峰值電流模式控制小信號模型
其中Fm=1/MaTs,Fv=D''2Ts/2L,Ma是斜坡補(bǔ)償電流的斜率,L是濾波電感,Ts是開關(guān)周期,D是穩(wěn)態(tài)占空比??紤]整個環(huán)路的傳遞函數(shù)T(s);
補(bǔ)償前的環(huán)路傳函幅相頻曲線如圖3中所示,系統(tǒng)有兩個極點(diǎn)(p1,p2),一個左半平面的零點(diǎn)z(輸出電容ESR引起),一個右半平面的零點(diǎn)z1.這里需要指出的是,如果沒有帶斜坡補(bǔ)償電路的電流反饋控制系統(tǒng)的引入,輸出LCR網(wǎng)絡(luò)決定環(huán)路系統(tǒng)是一個高Q值的系統(tǒng),而電流反饋使得系統(tǒng)的Q值大大地減小,但右半平面的零點(diǎn)會提高穿越頻率并使得相位裕度更差??梢圆捎玫难a(bǔ)償方法是加入一個單零點(diǎn)單極點(diǎn)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)如圖3所示,Gc(s)表達(dá)式為,
圖3 補(bǔ)償前后系統(tǒng)開環(huán)頻率響應(yīng)
其中z2用來補(bǔ)償極點(diǎn)p1,坐標(biāo)原點(diǎn)的極點(diǎn)可以提高低頻的環(huán)路增益以較小直流穩(wěn)態(tài)誤差,p3抵消z1帶來的幅度增加,抑制接近開頻頻率的噪聲,最終的穿越頻率fc設(shè)定在開關(guān)頻率的1/10左右。最簡單的補(bǔ)償方法也可以采用單極點(diǎn)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),為保證相位裕度就會帶來缺點(diǎn)即環(huán)路的帶寬會更小,系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)變慢。對于實(shí)際應(yīng)用的升壓型的LED驅(qū)動電路進(jìn)行建模并在MATLAB中仿真結(jié)果(如圖4所示),從仿真的結(jié)果看,環(huán)路在這種斜坡電流和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)下在穿越頻率附近的相位裕度大于45°,系統(tǒng)是穩(wěn)定的,與公式推算的結(jié)果基本相符。
圖4 MATLAB仿真結(jié)果
以上就是LED驅(qū)動的相關(guān)技術(shù)知識,如果要從事相關(guān)行業(yè),需要設(shè)計(jì)人員有雄厚的知識儲備,還需要積累大量的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。





