高压高效率白光LED驱动电路的研究与设计

论文摘要

近年来,大功率白光LED（Light Emitting Diode）技术得到了很大的发展。由于LED具有无污染、长寿命、节能和抗冲击等优点,所以高效率的大功率白光LED在照明领域的前景瞩目。随着高亮度LED功率的增加,在可以遇见的未来,高效率的白光LED必将取代传统的白炽灯和荧光灯。电流驱动的LED光强直接与正向电流成正比。这些器件有与二极管相同的陡峭电压/电流曲线,电压上的微小变化会导致电流的一个相对较大的变化,亮度也产生变化,因此控制电流比控制电压更重要。除了电流调节器外,照明系统可能还需要带有一个AC/DC转换器。目前,直接用市电交流电作为电源的LED照明系统需要使用分立器件搭建的AC/DC转换器,再使用工作电压较低的电源管理芯片组成电流控制的驱动电路来对LED灯供电。因此,这种系统相比于传统的白炽灯和荧光灯系统,由于在AC/DC电路和电流控制电路的损耗,导致了LED照明系统在效率上没有优势。而采用电池供电的系统可能还需要一个DC/DC升压转换器。同样存在效率的问题。随着半导体制造技术的不断发展,目前,各大芯片代工厂都开发了或者正在开发高电压工艺。随着高压BCD工艺（单片集成双极晶体管、CMOS和DMOS器件的高压工艺）成熟,出现了源漏端的电压(VDS)能耐500V的高压横向双扩散金属氧化物半导体场效应管（LDDMOS）,使得设计和制造高压集成电路成为可能。本文设计了一种高效率的高输入电压,恒定电流输出的白光LED驱动芯片。采用单片集成双极晶体管、CMOS和DMOS器件的高压工艺（BCD工艺）,以脉宽调制（PWM）峰值电流的控制方式,实现宽范围的电压输入、恒定电流输出的LED驱动芯片的设计。利用一阶温度补偿和比例电阻分压技术在内部集成了带隙电压基准源,并产生0.25V的参考电压。芯片设计采用的高压工艺中提供高压横向扩散金属氧化物半导体场效应管（LDDMOS）,输入电压范围可以在85V-450V间变化,输出电流在1毫安到1安培间设定。并且采用使能控制的方法,提高了芯片的工作效率,得到的最高效率为96.7%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1. 白光LED的发光原理及其制造工艺
• 1.2. 白光LED的特点和性能
• 1.3. 白光LED照明新光源的应用前景
• 1.4. LED的控制拓扑讨论
• 1.5. LED驱动芯片的发展现状
• 1.6. 高压BCD工艺介绍
• 2. 电路介绍和工作原理
• 2.1. 芯片特性
• 2.2. 典型应用
• 2.3. 系统模块介绍
• 2.4. 工作原理介绍
• 3. 电路的模块设计
• 3.1. 仿真环境简介
• 3.2. 电压基准
• regulator）'>3.3. 输入电压预调整电路（pre_regulator）
• 3.4. 驱动级电路
• 3.5. 使能-调光模块
• 3.6. 振荡器
• 3.7. Blanking电路
• 3.8. One shot电路
• 3.9. LDO
• 3.10. 启动电路
• 3.11. 比较器
• 3.12. PWM波形生成模块
• 4. 系统仿真及性能分析
• 4.1. 电路的测试环境
• 4.2. 仿真结果分析
• 5. 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 在研期间科研成果
• 致谢