白光LED驅(qū)動(dòng)電路的研究及其電路的設(shè)計(jì).pdf

1、伴隨著半導(dǎo)體材料的發(fā)展,白光LED成為許多領(lǐng)域照明的首選器件.由于便攜式應(yīng)用對(duì)白光LED亮度均勻性的要求,以及白光LED自身的正向?qū)妷捍?、電學(xué)參數(shù)離散性大、容易受溫度影響等特點(diǎn),需要設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的電源管理芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)白光LED.本文分析了四種最常用的白光LED驅(qū)動(dòng)模式的基本原理,包括(1)恒壓輸出加鎮(zhèn)流電阻的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式,(2)單恒流源加鎮(zhèn)流電阻的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式,(3)多路恒流源的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式,(4)電感升壓的串聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式.本次課題的目的就

2、是要研究能夠用于白光LED驅(qū)動(dòng)的第(1)種電源管理方式,并設(shè)計(jì)其主要的模擬電路模塊.經(jīng)過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)電容式恒壓輸出原理的分析,決定采用電荷泵加控制電路的方法實(shí)現(xiàn)恒壓源驅(qū)動(dòng)并聯(lián)LED的結(jié)構(gòu),這是一個(gè)DC-DC的電源管理模式.由于傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電容式DC-DC中的電荷泵多采用2倍的升壓方式,這在以鋰電池為電源的應(yīng)用中(電源電壓為2.7V~5.5V),電源的轉(zhuǎn)換效率是很低的.針對(duì)這個(gè)缺點(diǎn),論文中提出了利用分?jǐn)?shù)增益電荷泵的多增益特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)高效率開(kāi)關(guān)電容式DC

3、-DC轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)方案.該方案改進(jìn)了傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電容式DC-DC只反饋輸出電壓給控制電路的單反饋模式,將輸入電壓和輸出電壓都反饋給控制電路,通過(guò)對(duì)輸入電壓的采樣,決定電荷泵工作的增益,通過(guò)對(duì)輸出的采樣,決定電荷泵的工作狀態(tài).根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)思路,完成了以下一些設(shè)計(jì)任務(wù):1.分析了用于開(kāi)關(guān)電容式DC-DC的電荷泵原理,對(duì)分?jǐn)?shù)增益電荷泵進(jìn)行了較為仔細(xì)的研究,設(shè)計(jì)了一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)7種增益的14個(gè)開(kāi)關(guān)管的電荷泵電路,對(duì)電路的功能和性能進(jìn)行了仿真.2.將1

4、4管電荷泵簡(jiǎn)化為4管電荷泵電路,為使電荷泵正常工作,設(shè)計(jì)了給電荷泵的PMOS開(kāi)關(guān)管提供背柵壓的電路.針對(duì)電荷泵中使用的都是大寬長(zhǎng)比的MOS管,為節(jié)省面積保證性能,將其設(shè)計(jì)為蛇形柵平面結(jié)構(gòu).另外,還設(shè)計(jì)3-bitADC電路.這些電路都在華潤(rùn)上華科技(無(wú)錫)有限公司的6S06DPDM-CT02標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝下進(jìn)行了流片.并對(duì)芯片進(jìn)行了仔細(xì)的測(cè)試,得到了令人滿(mǎn)意的測(cè)試結(jié)果.3.設(shè)計(jì)了DC-DC電路所需要的其它模擬電路模塊,提出了DC-DC數(shù)