一种基于OTA的降压型LED恒流电路

摘要：设计了一种LED恒流驱动电路，芯片内部电路由误差放大模块和PWM波形产生模块组成，外部电路为一个BUCK型恒流电路。误差放大模块中采用了一个跨导放大器，将采样电压与基准电压做比较，产生误差电流，反馈电容作为跨导放大器的负载，产生了误差电压信号。误差信号与锯齿波相比较产生PWM信号，控制外部BUCK电路的开关管对LED电流进行平衡。采用CSMC 0．5μm的标准CMOS工艺库进行电路仿真，结果表明本电路电流平衡的稳定度较高，满足中小功率的LED串并联的驱动。
关键词：LED驱动；跨导放大器；降压；恒流

近年来，白光LED光源以其长寿命、高亮度、低功耗等诸多优点，迅速的占领了广场、办公、路灯、医疗等各个领域的照明市场。LED光源就是半导体发光材料技术高速发展及绿色照明逐渐深入人心的产物。
半导体发光材料的光强度与通过它的电流呈线性关系，传统的LED驱动是用恒压驱动的方式，由于流过半导体的电流与加在上面的电压呈指数关系，所以即便是恒压驱动，当负载由于温度或者其他原因变化的时候，其上面的电流变动很大，严重的影响LED的发光亮度。
现行市场上流行的LED恒流驱动是通过上面改进而来，是由一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路的LED供电，如果其中一路LED故障，并不会影响其他路LED的工作，但是成本很高。还有就是恒流LED串联应用电路，但是如果其中某个LED故障，就会影响整个电路的工作。
本文设计的这种LED驱动电路，是工作在恒流驱动模式下的，此路的恒流电流可以驱动一个LED串联电路，多个驱动电路并联，就可以灵活的组成各种LED串并联电路，而且流过LED的电流可以通过外部采样电阻来调节，实现每一路电流都不相同的应用。

1 基于OTA的恒流电路原理分析
1．1 整体电路架构
恒流电路芯片内部由误差放大模块和PWM产生模块组成，外部是一个BUCK型的恒流驱动电路，如图1所示。

误差放大模块将Rs上的采样电压VSEN反馈回芯片内部，误差放大器将VSEN电压与基准电压作比较，产生误差电压值VERR。误差电压值VERR和锯齿波进行比较，产生了能够控制外部MOS管的PWM波形。外部电路是一个BUCK型的恒流电路，在GATE端的PWM波控制开关管的开启关闭，在VIN端和NET0端之间的负载上产生电流。因为最终的VSEN采样均值被误差放大器稳定在VREF处，且开关管导通时LED上流过的电流与采样电阻电流相同，所以负载上的电流均值是恒定的。