2.2 负载电流反馈电路

　　图1中，电感L、二极管D、负载、检测电阻RS2、A2比较器组成的环路为负载电流反馈电路。VFB端为A2比较器反向输出端，即负载电流检测端。当系统进入暂稳态时，电感L通过二极管D给电容C2和负载供电。此时电感L给负载供电电流为Ipk，此时VFB端检测电压VFB达到最大为Ipk×RS2，大于A2比较器的正向参考电压VRA2，A2 比较器输出低电平，通过与非门控制单稳态触发，关断外部功率管,而此时系统已经进入暂稳态，外部功率管已经处于关断状态, A2比较器会持续触发单稳态。随着电感电流IL减小, 电容C2两端电压逐渐上升，当外部电感电流IL满足式(2)：

　　这时电容C2开始对负载供电。当电感电流IL降为0，系统进入电感电流非连续模式，这时只有电容C2给负载供电，当负载电流ILoad小于IL0时，A2比较器输出高电平，其控制信号为与非门所屏蔽，不触发单稳态电路。此时外部功率管导通，开始给电感L充电。

　　基准电路与A2比较器电路如图3所示，左边为带隙基准电路，右边为A2比较器。Q1～Q5和R1～R3组成带隙结构，产生带隙基准电压VREF，VREF通过电阻分压产生比较器考电压VRA2。Q4和Q5的VBE之差为：

　　其中，AE4、AE5为晶体管Q4、Q5的发射区面积，比值为N：1，得到基准电压为：

　　Q6～Q9和R6构成A2比较器，BIAS为偏置电压，D点为正向输入端，VFB为负向输入端，VRA2为A2比较器的输出端。A2比较器主要是根据负载电流大小，来调节占空比大小，减小负载电流波动。

　　由图3可知，正向端参考电压为：

　　Q6、Q7偏置相同，Q8为二极管连接方式，当外部功率管导通时，VFB< p>

　　Q9截止，VA2输出高电平，单稳态不触发。当VFB>VRA2，Q9导通，VA2输出低电平，触发单稳态，关断外部功率管。

　　3 模拟仿真结果

　　采用2μm 15V bipolar工艺进行电路设计，电路各模块和外围元件的连结如图4所示。外围元件的取值为：L=22μH，RS1=40mΩ，RS2=15Ω，C1=2.2μF，C2=2.2μF。采用Hpsice电路模拟软件对电路进行模拟验证。

　　在系统典型工作条件(VIN=3V，T=25℃，VOUT=10.8V)下，系统各端子的瞬态模拟输出波形如图4所示(典型情况下，系统大约只需200μs就达到稳定的输出电压)。表1为典型工作条件下电学特性的模拟结果。

　　4 芯片版图设计

　　双极工艺相对于CMOS工艺具有噪声小、速度快、驱动能力强等优点，拥有较高的精度。芯片采用2μm bipolar工艺设计，由于电路结构简单，器件较少，版图面积为0.67mm×1.28mm。

　　本文设计了一种用于彩色LCD背光照明的白光LED驱动芯片。采用PFM控制模式低反馈电阻技术、负载电流反馈技术实现低功耗恒流输出的设计目标。基于 2μm bipolar工艺仿真验证，在20mA典型应用时，电流调整率达到0.02mA/V，效率为80.1%。芯片能在8V的电源电压下稳定工作，最大静态电流为152μA。该芯片拥有低功耗、电压电流纹波系数小、成本低等优点。