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一种白光LED驱动器的设计研究

作　者: 银海
导　师: 刘强
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 开关电源 LED驱动 电流控制模式 PWM
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 537次
引　用: 5次
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内容摘要


当前,电源管理市场正在世界范围特别是中国国内快速成长。其中,随着便携式设备的大量普及,用于其背光LED驱动的产品正成为增长最快的电源管理类产品之一。论文正是在这种背景下,来源于与台湾某公司的横向合作项目。论文设计了一种可用于便携式设备背光LED驱动的电流控制模式DC/DC单片开关电源芯片。电路的电源输入在3V～5V变化,采用BOOST电路结构升压,在极限情况下最多可驱动七个白光LED,由于LED串联,因此各LED电流完全匹配,亮度一至。输出电流0mA～20mA可调。电路与少量的外围器件搭配之后,即可对串联LED驱动供电。通过各种不同的外围应用电路能实现短路保护、软起动及四种调光控制方式,应用非常灵活。通过精心设计和工艺支持,采用标准BJT工艺和典型结构器件,只用了数十个晶体管就完成了所有电路,在确保芯片体积小、成本低的同时,保证了电路足够高的效率,效率最高可达84%。在本论文中,作者首先介绍了电源管理产品、特别是白光LED的应用、发展与前景,并具体介绍了开关电源技术的结构,接下来阐述电流控制模式单片开关电源以及其斜坡补偿的基本结构、工作原理及其优缺点。根据具体使用要求进行了电路的总体结构及应用电路设计,采用典型的电流模式PWM控制器的结构,将整体电路划分为七个模块。接下来在此基础上完成了各个子电路的电路结构的设计及相关重要参数的分析、计算。采用国外著名厂商提供的相应的标准BJT工艺制程模型,利用Hspice对各子模块进行了仿真验证,确保其在不同电源及温度下达到各指标设计要求。对整体应用电路也进行了仿真验证,由第四章给出的仿真结果可知,在各个不同的应用条件及环境下整体电路功能正常,电路的各项指标均满足设计要求。电路的最终流片将采用标准BJT工艺,共有纵向NPN、横向PNP、基区扩散电阻和结电容四种器件结构,在最后的第五章,对工艺和以上四种器件结构作了一定介绍和分析,并结合了版图设计分析了部分设计要点。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 引言  9-16
  1.1 电源管理技术的应用、发展与前景  9
  1.2 开关电源技术  9-11
  1.3 电流模式PWM 控制技术  11-15
    1.3.1 原理简介  11-13
    1.3.2 电流模式中的斜坡补偿  13-15
  1.4 本文工作  15-16
第二章 电路总体结构及应用设计  16-23
  2.1 单片开关电源基本结构  16-19
  2.2 系统的应用电路  19-23
    2.2.1 开路保护  19-20
    2.2.2 调光控制  20-21
    2.2.3 软起动电路  21-23
第三章 子电路设计与仿真  23-47
  3.1 SHDN 模块  23-25
    3.1.1 电路分析设计  23-24
    3.1.2 仿真分析  24-25
  3.2 VREF 模块  25-32
    3.2.1 电路分析设计  25-28
    3.2.2 仿真分析  28-32
  3.3 OSC_SLOPE 模块  32-36
    3.3.1 电路分析设计  32-35
    3.3.2 仿真分析  35-36
  3.4 A1 模块  36-38
    3.4.1 电路分析设计  36-37
    3.4.2 仿真分析  37-38
  3.5 A2 模块  38-41
    3.5.1 电路分析设计  38-40
    3.5.2 仿真分析  40-41
  3.6 RSFF 模块  41-43
    3.6.1 电路分析设计  41-42
    3.6.2 仿真分析  42-43
  3.7 DRIVER 模块  43-47
    3.7.1 电路分析设计  43-45
    3.7.2 仿真分析  45-47
第四章 整体电路仿真验证  47-52
  4.1 系统的功能验证  47-49
  4.2 系统性能指标仿真  49-52
第五章 工艺及版图设计简介  52-59
  5.1 工艺及器件结构简介  52-55
  5.2 部分版图设计要点  55-59
    5.2.1 功率管版图设计简介  55-56
    5.2.2 匹配晶体管版图设计  56-57
    5.2.3 电流镜版图设计  57-59
第六章 结论  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-63
攻硕期间取得的研究成果  63-64
个人简历  64

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 电源
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