LED恒流驱动电路优化：降低电压，拓宽电流范围

LED背光驱动电路的研究与设计聚焦于如何稳定地提供LED所需的恒定电流，以确保其亮度一致性和寿命。本文提出了一种基于CSMC0.5um BCD工艺的LED恒流驱动电路，利用MOS管在饱和区的恒流特性以及电流负反馈机制，提出了三种不同的恒流驱动方案。 首先，第一种方案是基于MOS管饱和区的恒流特性，当MOS管在饱和区工作时，其漏源电流基本不受栅极电压的影响，从而可以实现恒定电流的输出。然而，这种方案可能存在较高的恒流工作电压，即在维持恒定电流输出时，电路内部的压降较大，可能导致功耗增加。 其次，第二种方案引入了电流负反馈结构。通过监测输出电流，并将信息反馈回控制电路，以调整MOS管的工作状态，保持输出电流的稳定。这种方案可以有效改善电流的控制精度，但可能需要更复杂的电路设计。 第三种方案则是结合了前两种方案的优点，试图在降低恒流工作电压的同时，实现外接电阻对恒流输出的调节，以及通过PWM数字信号进行输出使能控制。这种设计使得驱动电流可以在14.5mA到91.5mA范围内灵活调整，并且响应时间仅为7ns，非常适合高速控制需求，如LED显示屏的应用。 在实际应用中，通过Hspice软件进行的仿真测试显示，即使电源电压有±10%的波动，驱动电流的波动也能保持在1.85%以内，表现出良好的稳定性。同时，随着环境温度从25℃变化到85℃，驱动电流的变化只有2.14%，显示了良好的温度稳定性。此外，外接电压从0V变化到5V时，驱动电流的变化控制在5.5%以内，证明了电路对外部电压变动的抗干扰能力。 在提出的解决方案中，一种创新的设计是使驱动MOS管在线性区工作来实现恒流控制，无需在源极串联反馈电阻，这样不仅能降低恒流工作电压，还能简化电路结构。最终选择的方案在驱动电流为91.5mA时，恒流工作电压仅为0.38V，显著降低了功耗。 图1所示的电路结构中，电流I_rset由外接电阻Rset设定，保证了电流的恒定。Vcc作为电源，直接为LED提供工作电压。三种方案的比较和优化后，最终确定的电路不仅满足了驱动电流的设定需求，还具备快速响应的PWM控制功能，为LED显示屏的高亮度、高效能控制提供了可靠的技术基础。