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.pdf

1、隨著能源危機及霧霾等環(huán)境保護問題的日益惡化，LED照明產(chǎn)品以其節(jié)能環(huán)保，長壽命，高效率等優(yōu)點在世界范圍內(nèi)得到廣泛應用。LED驅(qū)動芯片作為LED照明驅(qū)動電路的核心部件，隨著LED市場的不斷擴大，亟需不斷地創(chuàng)新和發(fā)展。可控硅調(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為非線性負載，且可控硅器一般對純阻性負載進行調(diào)光，故需對其進行功率因數(shù)校正，使系統(tǒng)滿足純負載特性以兼容可控硅調(diào)光，同時減小對電網(wǎng)的諧波污染

2、。另外，由于可控硅調(diào)光器導通角有限，限制了LED負載亮度的調(diào)節(jié)范圍，因此，如何設(shè)計出具有寬調(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)光器導通角受限，限制LED亮度調(diào)節(jié)范圍的問題，本文設(shè)計的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)光控制電路進行改進和優(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。通過引入導通角補償技術(shù)，使得當可控硅調(diào)光器調(diào)至最大導通角時，輸出電流能達到最大值，即額定

3、電流;當可控硅調(diào)光器調(diào)至最小導通角時，輸出電流達到最小電流零，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)光時亮度變化不明感，而對小電流LED發(fā)光時亮度變化敏感的特性，對電路進行優(yōu)化，設(shè)計出兩段式調(diào)光曲線，即，當輸出電流較大時，對輸出電流進行快速調(diào)節(jié);當輸出電流較小時，對輸出電流進行慢速調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)在整個可控硅調(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進行分析及公式變換，結(jié)

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