基于LTCC的LED驱动器研究

论文摘要

随着LED(Light Emitting Diode)产业的发展,LED灯慢慢取代传统光源作为可携带移动电子设备LCD(liquid crystal display)显示屏的背光灯,电子设备都向着大屏幕、小体积的方向发展,要求背光系统的LED数量越来越多。作为背光系统能量来源的LED驱动器模块也必须适应电子设备的发展趋势,不断减小体积、厚度,提高功率密度。LED驱动器模块中体积最大,高度最高的元器件是磁性器件。因此,缩小磁性器件是驱动器模块小型化的关键。传统的磁性器件把线圈绕在磁芯上而成,体积大、功率密度低。本文采用LTCC技术,将磁性器件和电路板进行无源集成,实现了驱动器模块的小型化。本论文主要包括以下主要内容:首先根据LED灯的特点给出了连接方式和驱动方案。然后确定驱动电路拓扑结构,设计电路参数,搭建了基板为PCB板的驱动器模块。再介绍了LTCC工艺流程,利用理论计算出电感线圈的基本参数,通过电磁仿真软件优化验证。最后基于LTCC工艺线制作出铁氧体材料磁性基板,线圈内埋在基板中构成电感,在基板表面印刷电路,线路上贴装其它元器件,装配调试驱动器模块。驱动器模块电气指标均满足设计要求,高度仅为3mm,达到业界超高水平,为可携带移动电子设备的小型化,超薄化提供了有力地保证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 LED 背光系统介绍
• 1.2.1 白光LED 原理及特点
• 1.2.2 LED 驱动器的小型化
• 1.3 小型化LED 驱动器国内外研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 驱动器整体方案设计
• 2.1 驱动器设计目标
• 2.2 驱动方案选择
• 2.2.1 开关型LED 驱动原理
• 2.2.2 电荷泵式升压LED 驱动原理
• 2.2.3 两种驱动方式的对比
• 2.3 LTCC 结构方案
• 2.4 总体技术方案
• 第三章 磁集成LED 背光驱动器电路设计与闭环仿真
• 3.1 驱动器指标要求
• 3.2 boost 拓扑工作模式选择
• 3.2.1 连续模式CCM 的稳态分析
• 3.2.2 断续模式DCM 的稳态分析
• 3.2.3 boost 电路工作模式选择
• 3.3 电路元器件的选择与设计
• 3.3.1 控制芯片的选取与设置
• 3.3.2 电感的设计
• 3.3.2.1 整流管的选择
• 3.3.3 输入输出电容的选择
• 3.3.3.1 输入电容选择
• 3.3.3.2 输出电容选择
• 3.4 反馈回路设计
• 3.4.1 电路稳定条件
• 3.4.2 控制回路设计与计算
• 3.5 基于matlab 的电路闭环仿真
• 3.6 PCB 板设计与驱动器调试
• 3.6.1 PCB 板设计
• 3.6.2 PCB 板装配测试
• 第四章 磁集成电感结构设计
• 4.1 LTCC 材料的选择
• 4.2 LTCC 技术工艺流程
• 4.3 磁性基板结构设计
• 4.3.1 电感的定义
• 4.3.2 电感的特性参数
• 4.3.3 内埋电感感量的计算
• 4.4 LTCC 磁集成电感仿真
• 4.4.1 仿真工具介绍
• 4.4.2 仿真模型建立与仿真
• 4.5 基板表面电路和印刷线圈设计
• 第五章 磁集成LED 驱动器模块的实现
• 5.1 磁性基板实现过程中所遇问题
• 5.1.1 金属浆料印刷过厚
• 5.1.2 叠片时表面电路压坏
• 5.2 磁性基板电气性能测试
• 5.3 磁集成LED 驱动器模块的装配和调试
• 5.3.1 完整驱动器模块的装配
• 5.3.2 驱动器模块的测试
• 5.4 驱动器测试结果分析
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果