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电荷泵型LED驱动器的CMOS误差放大器设计

作者:时间:2011-03-30来源:网络收藏

0 引言
白光的应用越来越广泛。一般白光正向导通压降约为3.4 V,典型值为3.5~3.8 V,而通常便携式设备主要供电电源的锂离子电池输出电压在2.7~5 V之间。如果用电源直接驱动白光,会产生白光LED发光亮度的不稳定,而且当电源电压降低到不能使LED正常发光,而电池放电还没有结束,就会影响到便携式设备的有效工作时间。所以,在便携式设备中,需要LED驱动电路,使电池在整个放电过程中都能保证LED正常发光。
针对泵型LED的具体要求,了一款改进型,该在2.7~5 V的电压范围内工作,同时具有高的电源噪声抑制比和共模抑制比。

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1.1 泵型LED
图1是泵型LED的示意图,图中VIN是电源输入电压,VOUT为驱动器的输出电压,S1,S2,S3,S4是功率开关,CF为泵电容,COUT是LED驱动器输出电容,EA是误差,VEA为误差的输出电压,VFB表示电荷泵输出电压的分压信号,VREF表示精密温度补偿基准电压。电荷泵在1倍升压时,闭合S1,S2,打开S3,S4。电荷泵工作在2倍升压时,在充电阶段,闭合S1,S4,打开S2,S3;在放电阶段,打开S1,S4,闭合S2,S3,在时钟控制下不断周期性地充放电,同时在反馈控制电路的作用下,输出电压会稳定在一个预设值上,误差放大器仅在2倍升压时工作。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/179295.htm


误差放大器的作用就是对精密温度补偿基准电压VREF和输出分压VFB进行比较,误差放大器输出电压正比于VFB和VREF的差值,VEA输入到控制器。整个控制原理是:如果VFBVREF,误差放大器的输出电压VEA增大,控制电路有时钟频率输出,电荷泵工作在升压状态,输出电压VOUT增大;如果VFB>VREF,误差放大器的输出电压VEA减小,控制电路没有时钟频率输出,S1,S2,S3,S4都处于打开状态,电荷泵处在空闲状态。当电路处在空闲状态时,误差放大器继续对输出电压采样,如果输出电压在负载作用下降低,输出电压能够及时得到调整,对负载变化响应迅速,纹波较小。
据上述工作原理可以得到对误差放大器的要求:
第一,在电池供电范围内,误差放大器要满足宽电压工作要求。电源输出电压范围在2.7~5 V之间,在整个电池电压变化范围内,误差放大器的增益,相位变化要小。
第二,在便携式设备中,锂离子电池要同时给数字模块供电,电池的输出电压噪声较大,所以误差放大器要有较高的PSRR,同时要满足CMRR要求。根据所需指标,寻求合适的误差放大器来满足要求。
1.2 误差放大器的
图2是误差放大器的整体电路图。误差放大器的设计和实现过程中考虑到宽电压工作,高CMRR和PSRR的应用需要,采用单电源两级电压放大器的拓扑结构,它包含一级放大器A1,二级放大器A2和两个频率补偿电容,其中A1为对称全差分OTA,它将输出电压VOUT分压电压VFB和高精度温度补偿带隙基准电压VREF差值放大,使用全差分OTA是为了得到更好的频率特性。

电荷放大器相关文章:电荷放大器原理

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