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采用PLM调制方法的Buck型LED驱动电路设计

作　者: 毛佳佳
导　师: 解光军
学　校: 合肥工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: LED驱动 脉冲电平调制 宽输入电压 峰值电流控制
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
引　用: 0次
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内容摘要


LED已广泛应用于液晶显示器背光照明、手机照相机闪光灯、汽车照明、交通信号灯以及通用照明等领域，随着科技的发展以及对于LED需求的日益增加，设计者对于LED驱动的性能追求也越来越高，高精度、高转换效率、宽输入范围等特性成为衡量一款产品性能的重要参数。为了保证每一个LED发光强度的一致性，设计一款能够提供稳定电流的控制芯片显得尤为重要。文章简要介绍了LED的基本概念，重点介绍了PLM调制的工作原理。并运用该技术设计了一种高精度，高效率的大功率LED驱动电路。脉冲电平调制是一种新型的控制方法，与传统的峰值电流控制相比，脉冲电平调制法真正实现了对LED平均电流的控制，效率更高，电流更加精确。此外，该驱动电路还采用了低端采样结构，有助于简化采样线路以及提高转换效率。针对上述要求，设计了芯片的整体架构以及一些主要的电路模块：输入稳压模块；振荡器模块；1.2V基准产生模块；偏置电流产生模块；过温保护模块；过压保护模块；欠压保护模块；PWM比较器模块以及ESD静电保护模块，最后给出了这些模块以及整体电路的性能仿真结果。该设计基于华润上华的40V/VDS/0.5mBCD工艺。在Cadence平台上，应用Spectre仿真器完成了该驱动芯片的电路设计，芯片输入电压范围6~40V，常规输出电流范围为350mA至1000mA，最多可驱动11个白光LED，最高转换效率可达96.5%，并应用Virtuoso版图工具完成了芯片版图的设计和绘制。最终对电路进行了流片以及测试。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-10
插图目录  10-12
列表目录  12-13
第一章 绪论  13-18
  1.1 国内外 LED 的发展现状  13-14
  1.2 BCD 工艺介绍  14-15
  1.3 本文研究的主要内容及意义  15-18
第二章 LED 驱动电路的原理  18-32
  2.1 LED 的发光原理及电学特性  18-20
    2.1.1 LED 的发光原理  18-19
    2.1.2 LED 的电学特性  19-20
  2.2 LED 驱动电路的常见拓扑结构  20-24
    2.2.1 Buck 变换器结构  20-21
    2.2.2 Boost 变换器结构  21-22
    2.2.3 Buck-Boost 变换器结构  22-24
  2.3 LED 驱动电路的常用工作模式  24-27
  2.4 常用控制模式及 PLM 控制模式  27-32
    2.4.1 PWM（脉冲宽度调制）  27-28
    2.4.2 PFM（脉冲频率调制）  28-29
    2.4.3 PLM（脉冲电平调制）  29-32
第三章 芯片整体结构及工作原理  32-35
  3.1 芯片的整体结构及设计指标  32-34
  3.2 系统的工作原理  34-35
第四章 主要构成模块设计与仿真  35-61
  4.1 预调整电路的设计与仿真  35-37
    4.1.1 预调整电路设计思想及原理  35-36
    4.1.2 预调整电路的仿真  36-37
  4.2 带隙基准的设计与仿真  37-41
    4.2.1 带隙基准的基本原理及电路设计  37-39
    4.2.2 带隙基准电路的仿真  39-41
  4.3 线性稳压电路的设计与仿真  41-44
    4.3.1 5V 稳压电路的设计以及工作原理  41-42
    4.3.2 稳压电路的仿真  42-44
  4.4 参考电压产生电路的设计与仿真  44-45
  4.5 偏置电流源的设计与仿真  45-46
  4.6 振荡器电路的设计与仿真  46-49
    4.6.1 振荡器电路的设计及原理  46-49
    4.6.2 振荡器电路的仿真  49
  4.7 过温保护电路的设计与仿真  49-52
    4.7.1 过温保护电路设计及原理  49-51
    4.7.2 过温保护电路的仿真  51-52
  4.8 欠过压保护电路的设计与仿真  52-54
    4.8.1 欠压保护电路的设计及原理  52-53
    4.8.2 欠压保护电路的仿真  53-54
  4.9 PLM 参考脉冲信号产生电路的设计与仿真  54-55
  4.10 PWM 比较器的设计与仿真  55-57
    4.10.1 PWM 比较器的设计  55-56
    4.10.2 PWM 比较器的仿真  56-57
  4.11 ESD 静电保护措施  57-60
    4.11.1 ESD 的结构及工作原理  58-59
    4.11.2 全芯片 ESD 保护  59-60
  4.12 版图设计  60-61
第五章 整体电路的仿真与分析  61-70
  5.1 系统主要性能指标及仿真与分析  61-63
    5.1.1 系统主要引脚定义  61-62
    5.1.2 芯片应用电路  62-63
  5.2 系统的稳定性分析  63-64
  5.3 系统仿真  64-69
    5.3.1 主要性能仿真结果  64-68
    5.3.2 电流设定及调光功能  68
    5.3.3 系统转换效率仿真  68-69
  5.4 芯片测试  69-70
第六章 总结与展望  70-71
  6.1 总结  70
  6.2 展望  70-71
参考文献  71-74
攻读硕士学位期间发表的论文  74-75

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 半导体二极管 > 二极管：按结构和性能分 > 发光二极管
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