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应用于白光LED驱动芯片中的关键技术的研究与设计

作　者: 韩俊峰
导　师: 邹雪城
学　校: 华中科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 白光LED驱动电流模式 PWM控制非同步整流振荡器斜坡补偿
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

白光LED由于具有发光强度大、效率高、体积小、寿命长等优点,已经作为小型彩色LCD背光照明的最佳选择,广泛应用于手机、数码相机、MP3等便携式电子产品领域。近年来,手机不断更新换代,普及率越来越高,促使白光LED及其驱动器的产量猛增。为满足不同输入电压、不同输出电流及不同的LED数等要求,白光LED驱动器的设计和研究已成为目前电源管理芯片市场的研究热点。本文主要研究白光LED驱动芯片的设计问题。驱动白光LED,关键是要提供恒定的电流,以保证发光强度的稳定和均匀。利用升压式DC/DC转换器来驱动白光LED具有高效率、高精度、高匹配度、应用灵活等优点,是便携式应用中首选的方法。本文主要研究的就是用于白光LED驱动的升压式DC/DC芯片的设计。本文根据设计芯片的要求,采用了电流模式 PWM控制方式和非同步整流技术,从而提高了瞬态响应速度和稳定性。主要研究了斜坡补偿电路和振荡器电路的原理和基本类型,根据要求设计相应的电路,并给出了仿真结果。其中,振荡器核心采用窗口比较器结构,能够准确设置迟滞量,从而实现高精度的振荡器;斜坡补偿电流采用分段线性补偿的方式,从而可以保证在不同负载下有合适的补偿强度。最后,用Hspice对芯片进行了全局仿真:芯片工作在1 MHz的频率下,最多能驱动8个LED,工作电流为25 mA,最高的转换效率可达到86%,2.6 V下能欠压保护电压能及时保护电路,能够实现Analog和Direct-PWM亮度调节功能,仿真结果表明设计的芯片达到了预期的要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题的背景和研究的意义  8-10
  1.2 白光LED 驱动技术  10-12
  1.3 国内外研究动态  12-14
  1.4 论文结构和主要内容  14-15
2 LED 驱动芯片的设计目标和相关理论  15-24
  2.1 LED 驱动芯片的设计目标  15-17
  2.2 BOOST 结构和原理  17-20
  2.3 PWM 控制模式的基本原理  20-22
  2.4 非同步整流技术  22-23
  2.5 本章小结  23-24
3 LED 驱动电路中振荡器电路的研究与设计  24-37
  3.1 振荡器的原理和类型  24-28
  3.2 振荡器电路设计与研究  28-34
  3.3 振荡器电路的仿真和验证  34-36
  3.4 本章小结  36-37
4 LED 驱动电路中斜坡补偿电路的研究与设计  37-56
  4.1 斜坡补偿电路的原理和类型  37-42
  4.2 斜坡补偿电路设计与研究  42-52
  4.3 斜坡补偿电路的仿真和验证  52-55
  4.4 本章小结  55-56
5 芯片的全局仿真及分析  56-61
  5.1 启动性能仿真  56-57
  5.2 转换效率仿真  57-58
  5.3 Direct-PWM 调光特性仿真  58-59
  5.4 环境温度限流特性仿真  59-60
  5.5 本章小结  60-61
6 结论  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
附录1 攻读硕士学位期间发表的主要论文和申请专利  66

应用于白光LED驱动芯片中的关键技术的研究与设计

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