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多通道升压型LED驱动芯片的研究与设计

作　者: 毛悦
导　师: 姚素英
学　校: 天津大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 升压型 DC-DC 电源管理 多通道LED 过温保护
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


LED (Light Emitting Diode)是新一代光源,也称作“绿色光源”,具有高效、节能、环保、寿命长、可靠性高等优点,正逐步取代传统照明,成为新一代照明光源。由于LED具有自身的电学特性,因此需要专用驱动电路来提升LED的功率本文论述了白光LED的发光原理、发光特性和伏安特性；电源管理芯片的功能及国内外发展动态。分析了DC-DC开关电源buck、boost、buck-boost、Cuk四种拓扑结构的工作原理；分析了开关电源三种调制方式：PWM、PFM、PSM；分析了开关电源两种反馈控制模式：电压反馈模式和电流反馈模式。本文采用PWM调制方式,峰值电流反馈控制模式,电感工作在电流连续模式下。阐述了多通道升压型DC-DC LED驱动芯片的系统结构,工作原理,内部主要模块的电路结构和仿真结果。重点分析了多通道LED驱动的原理,设计了多通道LED驱动模块,该模块能够实现同时驱动1-10路LED,每路LED的个数为1-10个。本文设计了一款新型的过温保护电路,利用正负温度系数电流相减得到对温度更加敏感的电流,增大了保护电路的精度,提高芯片的可靠性。本芯片采用HHNEC BCD 350工艺,实现8V-30V宽输入电压范围,40V高输出电压,最大负载电流达到1A,工作效率达到83.4%,每路LED间电流匹配精度在2.04%以内。使用Cadence工具Spectre模型对电路进行仿真及后仿真工作,仿真结果表明电路功能和性能各项指标均能够满足设计要求。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-12
  1.1 大功率白光LED介绍  7-10
    1.1.1 大功率白光LED发展  7-8
    1.1.2 大功率白光LED原理  8-9
    1.1.3 大功率白光LED特性  9-10
  1.2 电源管理芯片简介  10
  1.3 电源管理芯片的国内外动态  10-11
  1.4 本论文主要研究内容及结构安排  11-12
第二章 DC-DC开关电源拓扑结构及工作原理  12-31
  2.1 开关电源变换器的拓扑结构  12-24
    2.1.1 Buck变换器  12-17
    2.1.2 Boost变换器  17-21
    2.1.3 Buck-Boost变换器  21-23
    2.1.4 Cuk变换器(Boost-Buck变换器)  23-24
  2.2 开关电源变换器的调制方式  24-26
  2.3 开关电源变换器的反馈控制模式  26-29
    2.3.1 电压控制模式  27-28
    2.3.2 电流控制模式  28-29
  2.4 参数设计考虑  29-31
第三章 升压型DC-DC LED驱动设计  31-37
  3.1 DC-DC开关电源芯片结构及工作原理  31-32
  3.2 多通道LED恒流驱动原理  32-35
  3.3 过温保护电路  35-37
第四章 主要模块的分析与设计  37-72
  4.1 带隙基准源电路  37-46
    4.1.1 带隙基准源电路原理  37-40
    4.1.2 带隙基准源电路设计  40-42
    4.1.3 带隙基准源电路仿真结果  42-46
  4.2 电压调节器  46-55
    4.2.1 LDO基本结构  47
    4.2.2 LDO电路设计  47-52
    4.2.3 LDO电路仿真结果  52-55
  4.3 多通道恒流控制  55-57
    4.3.1 多通道恒流控制电路设计  55-56
    4.3.2 多通道恒流控制仿真结果  56-57
  4.4 误差放大器  57-59
    4.4.1 误差放大器电路设计  58-59
    4.4.2 误差放大器仿真结果  59
  4.5 振荡器  59-63
    4.5.1 振荡器电路设计  60-61
    4.5.2 振荡器仿真结果  61-63
  4.6 PWM比较器  63-66
    4.6.1 PWM比较器电路设计  63-64
    4.6.2 PWM比较器仿真结果  64-66
  4.7 过温保护电路  66-70
    4.7.1 过温保护电路设计  66-69
    4.7.2 过温保护电路仿真结果  69-70
  4.8 驱动模块设计  70-72
    4.8.1 驱动模块电路设计  70-71
    4.8.2 驱动模块电路仿真结果  71-72
第五章 整体芯片的仿真  72-77
第六章 总结与展望  77-78
参考文献  78-82
发表论文和参加科研情况说明  82-83
致谢  83

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器
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