太阳能LED草坪灯控制芯片的研究与设计

摘要

太阳能LED草坪灯控制芯片实现的目标是设计一个集充电管理、蓄电池保护、光控电路与负载驱动电路于一体的驱动控制IC。本文主要研究了控制芯片中电池放电保护和白光LED负载驱动电路。
　　 首先对芯片进行了系统设计，划分了功能模块，定义了设计规格；接着搭建了负载驱动电路的整体架构，利用Boost转换器来驱动白光LED具有高效率、高精度、高匹配度、应用灵活等优点，采用了电流模式PWM控制方式提高了瞬态响应速度和转换效率；电流采样电路采用无损采样方法替代传统的直接串联采样电阻的方法，降低了功耗。
　　 其次设计了振荡器、误差放大器、PWM比较器、电流采样和斜坡补偿电路等环路控制模块；软启动、负载断开、蓄电池欠压关断、放电过电流保护、过温关断等保护功能模块以及带隙基准电路。
　　 最后基于CSMC5V/18VCMOS工艺，使用Spectre对局部模块电路和全局电路进行仿真分析和参数调整，结果显示设计的电路均达到指标要求：芯片启动时间为300μs；输出电流20mA―100mA通过外部检测电阻编程可调；中等负载下转换效率在80％以上，纹波系数低于5％；芯片过热、输出过压、电池欠压或放电过电流时均可实现有效的迟滞保护，从而能够自行退出异常状态，恢复正常；具有PWM亮度调节功能。