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作为近年来获得迅速发展的一种新型半导体固体发光器件,白光LED(Light Emitting Diode)具有使用寿命长、效率高、环保、无污染、安全可靠、节能省电等优点,它在未来照明市场逐渐取代传统照明光源是一种必然的发展趋势。考虑到多种应用场合对于LED驱动提出的不同要求,本文提出了一个适用于升压工作模式,对于不同应用场合具有广泛适应性,并具有数字调光功能的开关电源型白光LED驱动控制器设计方案。为满足更大功率和更强亮度的需求,本文选择了具备宽工作电压范围和和大功率输出能力的开关电源作为白光LED的驱动电路。通过对各种控制策略的性能特点进行分析和比较,选取动态响应速度快、具有实时电流检测功能的峰值电流控制模式作为系统的控制方案。
本研究通过对峰值电流控制模式中次谐波振荡现象产生的原因和对系统稳定造成的影响进行详细分析,提出了一种分段线性补偿方案,根据主电路开关信号PWM脉冲的占空比的不同,设计了相应的不同大小的斜坡补偿电流,在实现斜坡补偿功能的同时避免了过补偿现象的发生。针对模拟调光方式所造成的LED色度偏差的缺点,提出了一种基于不改变LED电流而通过改变导通时间来调节LED发光亮度的数字调光方式。鉴于白光LED电流型器件的特点,提出了一种恒流工作模式,在实现峰值电流检测的同时实现了恒流控制。第三章详细介绍了本次设计中的一些功能电路模块的工作原理和特点,包括高稳定度的供电单元,高精确度的带隙基准,可调节频率的振荡器,以及具有保护功能的上电软启动电路、过压过流保护电路和欠压锁定保护模块等。在Cadence Spectres环境下对系统和各电路模块进行了仿真,仿真结果表明,所提出的LED控制器能够驱动白光LED阵列稳定工作于恒流模式,并能实现很高的PWM数字调光比,达到了预期设计的要求。