PWM恒流型白光LED驅動芯片的研究.pdf

1、白光LED由于發(fā)光效率高、壽命長、體積小、環(huán)保等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于手機、數(shù)碼相機、MP4和手提電腦等便攜式電子產(chǎn)品領域。近年來，電腦普及率越來越高，消費類電子產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，促使白光LED及其驅動芯片的產(chǎn)量猛增。為滿足廣泛的市場需求，世界各大半導體企業(yè)紛紛開發(fā)出各種性能優(yōu)異的新型白光LED驅動芯片。白光LED驅動芯片的研究設計，已經(jīng)成為電源管理芯片市場的研究熱點。
　　 本文設計一款PWM電流控制模式的DC-DC升壓驅動芯片

2、，可廣泛應用于手機、MP4、手提電腦等便攜式電子產(chǎn)品的白光LED背光驅動。芯片采用雙反饋環(huán)的控制方式，在3～6V的輸入電壓范圍內(nèi)，恒定輸出300mA電流，可穩(wěn)定驅動3個串聯(lián)白光LED。芯片集成了大功率開關管、1.2MHz環(huán)形振蕩器、PWM比較器、帶隙基準電壓源、多值偏置電壓產(chǎn)生電路、誤差放大器、過壓保護電路和過溫保護電路等。搭配電感和電容等少量外圍器件，即可對白光LED驅動供電。并可通過外圍應用電路，實現(xiàn)軟啟動、PWM調(diào)光等功能。芯片采

3、用無錫上華(CSMC)的標準0.5μm兩層多晶硅、三層金屬CMOS工藝。
　　 論文介紹了白光LED的應用前景，白光LED驅動芯片的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。闡述了PWM峰值電流模式開關電源的基本結構、工作原理及其優(yōu)缺點，提出了本文設計芯片的具體目標。在芯片總體結構設計和子模塊的劃分部分，利用Cadence軟件完成各個子模塊的參數(shù)設計、仿真驗證等工作，重點分析了其中的帶隙基準電壓源、環(huán)形振蕩器和斜坡補償電路等。搭配外圍器件，對整體芯片進行

4、了穩(wěn)態(tài)性能、瞬態(tài)性能等仿真。仿真結果表明：在3V、4.2V和6V三個電壓值下，芯片在tt和ff工藝角下的輸出電壓達到12V，輸出電流達到300mA，紋波值波動范圍在2％以下，而ss工藝角下，輸出電壓和輸出電流的最大值只有11V和280mA，還不能滿足設計要求；在三種工藝角下，芯片均可以在300μs內(nèi)達到穩(wěn)定輸出：在4.2V的典型電壓值下，芯片的轉換效率達到65.8％。
　　 最后，利用Cadence的Virtuoso Layou