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一款AC/DC型白光LED驱动芯片设计

作　者: 林毅
导　师: 陈晓飞
学　校: 华中科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 白光LED AC/DC 脉冲宽度调制 CMOS工艺 LDO
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 191次
引　用: 1次
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内容摘要

随着能源成本的不断上升,人们也将更多精力放在低能耗照明技术上,LED已经成为新时代最炙手可热的产品。由于白光LED驱动对电流稳定性的要求,LED恒流驱动集成电路的研究受到学术界和工业界的高度重视。本文研究适用于LED照明的AC/DC驱动芯片。论文首先给出了芯片的设计指标,然后研究了各个重要模块的设计方法和基本原理。论文重点研究了带隙电路的温度特性和稳定性,LDO的瞬态特性和电源调整特性,以及保护电路的设计问题。论文设计了一款基于三洋公司的高压JFET器件的新颖的LDO电路。LDO电路中,将JFET栅极接地借助其高阻抗特性作为耐压管来调整输入,再使用LDN₁2V NMOS管作为调整管,通过在调整管和采样电阻形成的反馈环路,实现稳定7.5V的VDD输出,并且在LDO电路中设计了过流保护电路。带隙电路中使用了自偏置的共源共栅的电路方式,减小了设计复杂度,并减小了整个功耗,启动电路的设计保证了电路能较快地进入稳定工作状态;在温度保护电路中引入了施密特触发器,为电路判断设置了两个临界点,增强了稳定性;设计了脉冲宽度调制电路来保证了恒流输出。基于UMC的BCD 0.6um CMOS工艺,对各个模块和整体电路进行了HSPICE仿真和分析,仿真结果表明设计的芯片电路性能达到预期目标。LDO模块能提供稳定的电压输出,有较好的频率响应特性,带隙电路能较快启动并且输出与温度无关1.25V的稳定电压。过流和温度保护电路能有效地工作。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 课题背景及研究意义  8-9
  1.2 发展现状及趋势  9-12
  1.3 论文的组织结构  12-13
2 驱动芯片设计基础  13-30
  2.1 LED 驱动原理  14-17
    2.1.1 LED 发光原理  14-15
    2.1.2 白光LED 的发光特性和驱动原理  15-17
  2.2 DC/DC 的相关原理  17-25
    2.2.1 基本拓扑结构  18-19
    2.2.2 buck 型的拓扑结构  19-25
    2.2.3 boost 型的拓扑结构  25
  2.3 BUCK 型DC/DC 的控制原理  25-27
  2.4 整流的原理  27-29
  2.5 本章小结  29-30
3 芯片设计与分析  30-57
  3.1 LED 驱动芯片的系统设计  30-31
  3.2 子模块电路的设计  31-56
    3.2.1 LDO 设计  31-38
    3.2.2 带隙电路设计  38-47
    3.2.3 温度保护电路的设计  47-51
    3.2.4 PWM 调制模块的设计  51-53
    3.2.5 振荡模块（OSI）设计  53-56
  3.3 本章小结  56-57
4 电路的仿真和分析  57-67
  4.1 LDO 电路仿真和分析  57-61
  4.2 带隙电路仿真和分析  61-64
  4.3 其他模块电路的仿真  64-65
  4.4 整体电路的分析  65-66
  4.5 本章小结  66-67
5 总结  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-72

一款AC/DC型白光LED驱动芯片设计

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