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一款宽电压高恒流精度的LED驱动控制芯片设计

作　者: 孙朝杰
导　师: 刘红侠
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 集成电路系统设计
关键词: LED 宽电压输入恒流驱动峰值电流补偿
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 148次
引　用: 1次
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内容摘要

白光LED因其节能、环保和高效等优点而越来越多的被应用,被公认为21世纪最具发展前景的高新技术领域之一,因此提供高性能的LED驱动控制器越来越受到关注。论文中介绍了白光LED的电学、光学和温度特性,并且介绍了三种LED的驱动电路和PWM恒流调制机理。论文基于NUVOTON 0.5μm 5V40V高压BCD工艺,在Cadence软件平台设计了一款宽电压输入高恒流精度的LED驱动控制器。该芯片可以接入18VDC~450VDC的直流电压,并提供高达1A的输出电流,可以驱动上百颗多串多并的小功率LED,可应用于背光显示、信号指示灯等领域。芯片采用电流采样比较,PWM恒流调制技术,并且设计了一种全新的峰值电流补偿技术,使芯片在全电压范围内仍有较高的恒流精度。芯片系统的工作频率编程可调,且具有编程可调的过温保护功能。为保证芯片安全可靠的工作,芯片还设计有短路保护、欠压保护等功能。芯片还具有数字调光和线性模拟调光功能,以满足不同应用场合的调光需求。最后在电路和版图设计完成的基础上,论文完成了后端仿真工作,仿真结果与设计指标基本符合。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 半导体照明概述  7-8
  1.2 半导体技术产业发展现状  8-10
  1.3 论文工作和章节内容安排  10-11
第二章白光LED发光原理及驱动类型  11-19
  2.1 LED的发光工作原理  11-12
  2.2 LED的半导体特性  12-14
    2.2.1 LED的伏安特性  12-13
    2.2.2 LED的光学特性  13
    2.2.3 LED的温度特性  13-14
  2.3 LED驱动电路类型  14-17
    2.3.1 大功率LED应用的连接方式  14-15
    2.3.2 大功率LED的驱动方法研究  15-17
  2.4 本章小结  17-19
第三章控制芯片的系统方案设计及架构原理  19-31
  3.1 芯片系统应用的参数指标  19-20
  3.2 降压式DC-DC转换器工作原理  20-21
  3.3 芯片系统工作原理  21-30
    3.3.1 系统恒流控制原理分析  21-24
    3.3.2 系统架构及工作原理分析  24-27
    3.3.3 芯片内部架构及工作原理  27-30
  3.4 本章小结  30-31
第四章芯片单元电路的设计与性能仿真  31-67
  4.1 箝位保护电路的设计  31-32
  4.2 带隙基准源电路  32-39
  4.3 LDO稳压电源的设计  39-45
  4.4 峰值电流补偿电路  45-48
  4.5 电流采样比较器的设计  48-51
  4.6 振荡器设计  51-59
  4.7 驱动控制电路  59-62
  4.8 芯片保护功能模块设计  62-66
    4.8.1 欠压保护电路设计  62-64
    4.8.2 过温保护电路设计  64-65
    4.8.3 其他保护电路  65-66
  4.9 本章小结  66-67
第五章系统特性电路仿真及后端版图实现  67-77
  5.1 系统参数特性的总体性能分析  67-73
    5.1.1 欠压保护特性分析  67-68
    5.1.2 线性调光特性仿真  68-69
    5.1.3 频率抖动特性分析  69
    5.1.4 系统短路特性仿真  69-71
    5.1.5 系统瞬态特性分析  71-73
  5.2 芯片工艺及版图实现  73-76
    5.2.1 BCD工艺介绍  73-74
    5.2.2 芯片设计的版图实现  74-76
  5.3 本章小结  76-77
第六章总结与展望  77-79
致谢  79-81
参考文献  81-85
研究成果  85-86

一款宽电压高恒流精度的LED驱动控制芯片设计

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