基于可控硅控制的寬調(diào)節(jié)范圍兩段式調(diào)光AC-DC LED驅(qū)動芯片的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著能源危機(jī)及霧霾等環(huán)境保護(hù)問題的日益惡化，LED照明產(chǎn)品以其節(jié)能環(huán)保，長壽命，高效率等優(yōu)點(diǎn)在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。LED驅(qū)動芯片作為LED照明驅(qū)動電路的核心部件，隨著LED市場的不斷擴(kuò)大，亟需不斷地創(chuàng)新和發(fā)展?？煽毓枵{(diào)光產(chǎn)品以其節(jié)省能源，亮度可調(diào)，成本低，體積小等優(yōu)勢占據(jù)了主流調(diào)光市場。由于LED為非線性負(fù)載，且可控硅器一般對純阻性負(fù)載進(jìn)行調(diào)光，故需對其進(jìn)行功率因數(shù)校正，使系統(tǒng)滿足純負(fù)載特性以兼容可控硅調(diào)光，同時(shí)減小對電網(wǎng)的諧波污染

2、。另外，由于可控硅調(diào)光器導(dǎo)通角有限，限制了LED負(fù)載亮度的調(diào)節(jié)范圍，因此，如何設(shè)計(jì)出具有寬調(diào)節(jié)范圍的可控硅調(diào)光LED驅(qū)動芯片是科研工作者研究的重要方向。
　　針對可控硅調(diào)光器導(dǎo)通角受限，限制LED亮度調(diào)節(jié)范圍的問題，本文設(shè)計(jì)的LED驅(qū)動芯片，在功率因數(shù)校正及恒流控制的基礎(chǔ)上，對調(diào)光控制電路進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，使得系統(tǒng)具有寬調(diào)節(jié)范圍兩段式調(diào)光的特性。通過引入導(dǎo)通角補(bǔ)償技術(shù)，使得當(dāng)可控硅調(diào)光器調(diào)至最大導(dǎo)通角時(shí)，輸出電流能達(dá)到最大值，即額定

3、電流;當(dāng)可控硅調(diào)光器調(diào)至最小導(dǎo)通角時(shí)，輸出電流達(dá)到最小電流零，從而使輸出電流具有較寬的調(diào)節(jié)范圍。針對人眼對大電流LED發(fā)光時(shí)亮度變化不明感，而對小電流LED發(fā)光時(shí)亮度變化敏感的特性，對電路進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出兩段式調(diào)光曲線，即，當(dāng)輸出電流較大時(shí)，對輸出電流進(jìn)行快速調(diào)節(jié);當(dāng)輸出電流較小時(shí)，對輸出電流進(jìn)行慢速調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)在整個(gè)可控硅調(diào)光器調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，人眼感受到的LED亮度變化均勻。通過對快速調(diào)光曲線l1，慢速調(diào)光曲線l2進(jìn)行分析及公式變換，結(jié)

4、合導(dǎo)通角補(bǔ)償電路，下拉電流控制電路，調(diào)光曲線切換電路等，將設(shè)計(jì)曲線的參數(shù)與電路參數(shù)相對應(yīng)，設(shè)計(jì)出完整的可控硅調(diào)光SIMPLIS系統(tǒng)電路模型。對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)證本設(shè)計(jì)思想的正確性，并根據(jù)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)出完整的Cadence電路。
　　本文設(shè)計(jì)的控制芯片采用TSMC0.35μm5V/650V CMOS/LDMOS工藝進(jìn)行流片，并且通過21V/500mA的電路原型進(jìn)行測試驗(yàn)證，測試結(jié)果表明:在輸入90V/60Hz～132V/