图5 PWM 比较器。
电路启动时,由于系统的输出电压很低,会使误差放大器的输出信号很高,导致栅驱动信号占空比达到100%,造成DC/DC输出产生一个很高的脉冲。增加SS端以后,在启动时,SS端的电压信号会缓慢上升,屏蔽掉很高的Vea控制信号,使栅驱动信号的占空比慢慢上升,实现电路的软启动。当软启动成功以后,SS端的电压也会上升到高于Vea,从而关断MP47,电路进入正常的工作状态。
3 仿真结果与分析
3.1 误差放大器增益与相位曲线
图6所示为误差放大器的增益和相位曲线,其中,Gain和Phase分别代表开环状态下误差放大器的增益与相位。从图中可以看出,在开环状态下,误差放大器的静态增益可以达到70dB,并且3dB带宽可达到10kHz以上;还可以看出,电路只有一个主极点,所以可以有90°的相位余量。
图6 误差放大器的增益与相位。
3.2 整体电路的功能仿真
图7所示为整体电路的功能仿真结果。图中,OSC,SLOPE,CS,VEA,RAMP,PWM 分别表示振荡器输出信号、斜坡信号、电流采样信号、误差放大器输出信号、采样电路输出与斜坡信号叠加后的输出信号、PWM 比较器的输出信号。
图7 电路整体功能仿真结果。
从图7可以看到,斜坡信号产生电路在振荡器信号的控制下输出一个固定斜率的锯齿波信号SLOPE,该信号与电流采样电路输出的信号进行叠加,生成RAMP信号。电路稳定时,误差放大器输出为一个恒定值,当功率管开通时,电感电流持续增加,CS端的采样电流同步增加,RAMP信号也同步增加。当RAMP信号的值达到Vea时,PWM 比较器便会发生翻转,输出一个脉冲信号,关断功率管。
然后,电感电流开始下降,并且采样点电流消失,直至下一个工作周期,振荡器输出的时钟信号再次打开功率管。
4 结 论
本文设计了一种基于DC/DC变换器的LED驱动电路,包括电感电流采样电路、斜坡信号产生电路、误差放大器和PWM 比较器。采样电路采样电感上的电流信号经过放大后与斜坡补偿信号叠加,然后输出到PWM 比较器,并在误差放大器输出信号的控制下输出一个电压脉冲,控制功率管的关断。
斜坡补偿采用上斜坡补偿方式,电路结构简单,易于实现。误差放大器具有信号自动选择功能,不需要增加选择器,可大大降低功耗与版图面积。