2.2 負(fù)載電流反饋電路

　　圖1中，電感L、二極管D、負(fù)載、檢測(cè)電阻RS2、A2比較器組成的環(huán)路為負(fù)載電流反饋電路。VFB端為A2比較器反向輸出端，即負(fù)載電流檢測(cè)端。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，電感L通過(guò)二極管D給電容C2和負(fù)載供電。此時(shí)電感L給負(fù)載供電電流為Ipk，此時(shí)VFB端檢測(cè)電壓VFB達(dá)到最大為Ipk×RS2，大于A2比較器的正向參考電壓VRA2，A2 比較器輸出低電平，通過(guò)與非門控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)，關(guān)斷外部功率管,而此時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，外部功率管已經(jīng)處于關(guān)斷狀態(tài), A2比較器會(huì)持續(xù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)。隨著電感電流IL減小, 電容C2兩端電壓逐漸上升，當(dāng)外部電感電流IL滿足式(2)：

　　這時(shí)電容C2開(kāi)始對(duì)負(fù)載供電。當(dāng)電感電流IL降為0，系統(tǒng)進(jìn)入電感電流非連續(xù)模式，這時(shí)只有電容C2給負(fù)載供電，當(dāng)負(fù)載電流ILoad小于IL0時(shí)，A2比較器輸出高電平，其控制信號(hào)為與非門所屏蔽，不觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路。此時(shí)外部功率管導(dǎo)通，開(kāi)始給電感L充電。

　　基準(zhǔn)電路與A2比較器電路如圖3所示，左邊為帶隙基準(zhǔn)電路，右邊為A2比較器。Q1～Q5和R1～R3組成帶隙結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生帶隙基準(zhǔn)電壓VREF，VREF通過(guò)電阻分壓產(chǎn)生比較器考電壓VRA2。Q4和Q5的VBE之差為：

　　其中，AE4、AE5為晶體管Q4、Q5的發(fā)射區(qū)面積，比值為N：1，得到基準(zhǔn)電壓為：

　　Q6～Q9和R6構(gòu)成A2比較器，BIAS為偏置電壓，D點(diǎn)為正向輸入端，VFB為負(fù)向輸入端，VRA2為A2比較器的輸出端。A2比較器主要是根據(jù)負(fù)載電流大小，來(lái)調(diào)節(jié)占空比大小，減小負(fù)載電流波動(dòng)。

　　由圖3可知，正向端參考電壓為：

　　Q6、Q7偏置相同，Q8為二極管連接方式，當(dāng)外部功率管導(dǎo)通時(shí)，VFB< p>

　　Q9截止，VA2輸出高電平，單穩(wěn)態(tài)不觸發(fā)。當(dāng)VFB>VRA2，Q9導(dǎo)通，VA2輸出低電平，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)，關(guān)斷外部功率管。

　　3 模擬仿真結(jié)果

　　采用2μm 15V bipolar工藝進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，電路各模塊和外圍元件的連結(jié)如圖4所示。外圍元件的取值為：L=22μH，RS1=40mΩ，RS2=15Ω，C1=2.2μF，C2=2.2μF。采用Hpsice電路模擬軟件對(duì)電路進(jìn)行模擬驗(yàn)證。

　　在系統(tǒng)典型工作條件(VIN=3V，T=25℃，VOUT=10.8V)下，系統(tǒng)各端子的瞬態(tài)模擬輸出波形如圖4所示(典型情況下，系統(tǒng)大約只需200μs就達(dá)到穩(wěn)定的輸出電壓)。表1為典型工作條件下電學(xué)特性的模擬結(jié)果。

　　4 芯片版圖設(shè)計(jì)

　　雙極工藝相對(duì)于CMOS工藝具有噪聲小、速度快、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，擁有較高的精度。芯片采用2μm bipolar工藝設(shè)計(jì)，由于電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，器件較少，版圖面積為0.67mm×1.28mm。

　　本文設(shè)計(jì)了一種用于彩色LCD背光照明的白光LED驅(qū)動(dòng)芯片。采用PFM控制模式低反饋電阻技術(shù)、負(fù)載電流反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)低功耗恒流輸出的設(shè)計(jì)目標(biāo)?；?2μm bipolar工藝仿真驗(yàn)證，在20mA典型應(yīng)用時(shí)，電流調(diào)整率達(dá)到0.02mA/V，效率為80.1%。芯片能在8V的電源電壓下穩(wěn)定工作，最大靜態(tài)電流為152μA。該芯片擁有低功耗、電壓電流紋波系數(shù)小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。