LED微功率電源芯片

在科技高度發(fā)展的今天，電子產品的更新?lián)Q代越來越快，LED燈的技術也在不斷發(fā)展，為我們的城市裝飾得五顏六色。市場上可以買到的微功率電源芯片有以下幾種控制模式：PFM、PWM 、chargepump、FPWM、PFM/PWM以及pulse-skipPWM、digitalPWM

其中常見的有PFM、PWM、chargepump以及PFM/PWM

1、PFM是通過調節(jié)脈沖頻率(即開關 管的工作頻率)的方法實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的技術。它的脈沖寬度固定而內部震蕩頻率是變化的，所以濾波較PWM困難。但是PFM受限于輸出功率，只能提供較小的電流。因而在輸出功率要求低，靜態(tài)功耗較低場合可采用PFM方式控制。

2、PWM的原理就是在輸入電壓、內部參數(shù)及外接負載變化的情況下，控制電路通過被控制信號與基準信號的差值進行閉環(huán)反饋，調節(jié)集成電路 內部開關器件的導通脈沖寬度，使得輸出電壓或電流等被控制信號穩(wěn)定。PWM的開關頻率一般為恒定值，所以比較容易濾波。但是PWM由于誤差放大器的影響，回路增益及響應速度受到限制，尤其是回路增益低，很難用于LED恒流驅動 ，盡管目前很多產品都應用這種方案，但普遍存在恒流問題。在要求輸出功率較大而輸出噪聲較低的場合可采用PWM方式控制。

3、chargepump電荷泵解決方案是利用分立電容將電源從輸入端送至輸出端，整個過程不需要使用任何電感 。chargepump主要缺點是只能提供有限的電壓輸出范圍(輸出一般不會超過2倍輸入電壓)，原因是當多級chargepump級聯(lián)時，其效率下降很明顯。用chargepump驅動一個以上的白光LED 時，必須采用并聯(lián)驅動的方式，因而只適用于輸入輸出電壓相差不大的應用。

4、采用DigitalPWM(數(shù)字脈寬調制)通過對獨立數(shù)字控制環(huán)路和相位的數(shù)字化管理，實現(xiàn)對DC/DC負載點電源轉換進行監(jiān)測、控制與管理，以提供穩(wěn)定的電源，減少傳統(tǒng)供電模組的電壓波幅造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，而且DigitalPWM并不需要采用傳統(tǒng)較高量的液態(tài)電容用作儲波及濾波作用。DigitalPWM數(shù)字控制技術，能夠使得MOSFET管運行在更高的頻率下，有效的緩解了電容所受到的壓力。digitalPWM適用于大電流密度，其響應速度很快，但回路增益仍受到限制，目前成本相對較高。因此其在LED恒流驅動上的應用仍需進一步研究。

5、FPWM(強制的脈寬調制)是一種恒流輸出為基礎的控制方式，它的工作原理是無論輸出負載如何變化總是以一種固定頻率工作，高側FET在一個時鐘 周期打開，使電流流過電感，電感電流上升產生通過感抗的電壓降，這個壓降通過電流感應放大器放大，來自電流感應放大器的電壓被加到PWM比較器輸入端，和誤差放大器的控制端作比較，一旦電流感應信號達到這個控制電壓，PWM比較器就會重新啟動關閉高側FET開關的邏輯驅動電路，低側的FET會在延遲一段時間后打開。在輕負載下工作時，為了維持固定頻率，電感電流必須按照反方向流過低側的FET。FPWM技術驅動芯片目前只見到MAXIM和NationalSemi conductor的芯片使用。

如上PFM、PWM是采用恒壓驅動方式控制LED，而FPWM和PFM/PWM是恒流驅動方式控制技術，實踐證明較適合LED驅動 。

IV0101/IV0102升壓轉換器芯片，它的控制模式是在PFM基礎上改進的PFM/PWM控制技術，是PFM與PWM有機結合的控制方式(不是PFM與PWM的切換)，是以輸入電壓確定N開關管開啟時間，輸出電壓與輸入電壓差確定同步管開啟時間，而不像PWM采用誤差放大器反饋輸出的方式調節(jié)脈寬。在有一定負載情況下，開關頻率取決于N管開啟時間tN和P管開啟時間tP。

其中tPㄒKP/(Vout-Vin);tN<6KN/Vin

在輕負載時，充電周期持續(xù)在最大值tN。當電感電流為零，同步整流管開啟時，芯片工作在分立式模式(DCM)下。當負載增加時，由于大負載原因，輸出很快降至設定點。如果負載電流增加，芯片工作在連續(xù)模式(CCM)下，即總有電流流過電感，只要電感電流峰值沒有達到最大，那N管開啟時間tN始終保持在設定點。當充電結束開始放電周期時，開關管電流將達到最大。但是，滿負載仍未達到，因為在最小放電時間結束后，輸出仍然可調。當放電時間到最小值tP時，將達到滿負載。所以本控制模式就是通過不斷地調整N管開啟時間tN和P管開啟時間tP來調整開關頻率從而保證恒流輸出的。在PWM控制方式下，為了避免寄生電感造成的系統(tǒng)震蕩故障，一般都要接輸入電容Cin，本芯片在電源接入端沒有接輸入電容，因而省卻了PCB 板電容位置，減小了板面積，并且避免了在PWM循環(huán)時。

由電容產生的突波脈沖現(xiàn)象，防止了系統(tǒng)效能下滑，因為它是PFM與PWM有機結合的控制方式，因而它具有PFM較快的響應速度和很高的回路增益及PWM大電流輸出特性，可與PWM調光相配合，成為理想的中小功率LED恒流驅動芯片?，F(xiàn)在的LED燈或許會有一些問題，但是我們相信隨著科學技術的快速發(fā)展，在我們科研人員的努力下，這些問題終將唄解決，未來的LED一定是高效率，高質量的。