DCM-CPM型白光LED驱动芯片设计

论文摘要

白光LED是节能、环保、高效、长寿命的国际公认的下一代照明光源。白光LED已成为小型彩色LCD背光照明的最佳选择。随着白光LED技术的成熟，它将被更广泛地应用到各个领域。与传统光源不同，白光LED需要专用的驱动芯片才能使其高效持续地工作。本次课题研究紧密结合市场动态的发展，设计了一款应用于白光LED背光驱动的DCM-CPM型白光LED驱动芯片，该驱动芯片输出电流可调，工作在1.2MHz的固定频率下，最多可驱动4个串联的白光LED和提供可调的电流来控制亮度和色纯度，此芯片具有过流限制保护、电流检测和开负载保护等功能。本文首先完成了DCM-CPM型驱动电路的建模，然后对各个主要模块电路进行了设计与分析，例如振荡器、带隙基准源、电流检测放大器、误差放大器、PWM比较器、过流保护比较器等模块。在完成原理分析和电路设计的基础上，用EDA软件Cadence Spectre对各个子电路模块和整体电路进行了功能仿真，仿真结果均达到预定指标，验证了设计理论，说明本文设计的DCM-CPM型白光LED驱动芯片具有良好的性能。另外，整个环路是单极点系统，因此不需要补偿电路就能够保证系统的稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 引言
• 1.1 白光LED电学伏安特性介绍
• 1.2 白光LED的组合方式
• 1.3 白光LED的驱动电路原理和要求
• 1.3.1 白光LED的驱动电路原理
• 1.3.2 白光LED驱动器的要求
• 1.4 本文工作的意义
• 1.5 本文工作简介
• 第二章 白光LED驱动电路的研究进展
• 2.1 LED驱动芯片的不同分类
• 2.2 不同的电路拓扑结构的工作原理
• 2.2.1 线性结构（LDO）
• 2.2.2 电容式开关结构
• 2.2.3 电感式开关结构
• 第三章 DCM-CPM型驱动电路建模
• 3.1 开关变换器建模方法
• 3.2 空间状态平均法简介
• 3.3 空间状态平均法在DCM变换器中的应用
• 3.3.1 直流传输信号分析
• 3.3.2 交流小信号传输特性分析
• 3.4 CPM型控制电路建模
• 第四章 芯片的总体结构和应用电路
• 4.1 芯片设计要求
• 4.2 本设计的结构和工作原理
• 4.2.1 芯片内部的基本结构
• 4.2.2 芯片内部的主要模块
• 4.3 芯片的应用电路
• 4.3.1 开负载保护电路
• 4.3.2 白光LED的亮度控制
• 4.3.2.1 使用DC信号来控制LED的亮度
• 4.3.2.2 使用PWM信号来控制LED的亮度
• 4.3.2.3 使用逻辑信号来控制LED的亮度
• 4.3.2.4 采用一个PWM信号至使能引脚
• 第五章 电路中各主要模块的设计与仿真
• 5.1 SHDN模块的设计
• 5.2 振荡器的设计
• 5.2.1 环形振荡器原理
• 5.2.2 本设计中的环形振荡器
• 5.2.3 环形振荡器的偏置
• 5.2.4 振荡器电路输出波形的仿真
• 5.3 低压基准源的设计
• 5.3.1 基准源的工作原理
• 5.3.1.1 负温度系数电压的产生
• 5.3.1.2 正温度系数电压的产生
• 5.3.1.3 带隙基准
• 5.3.2 低压基准源的核心电路
• 5.3.3 基准源中的启动电路和放大器
• 5.3.3.1 基准源中的启动电路
• 5.3.3.2 基准源中的放大器
• 5.3.4 基准源总体电路
• 5.3.5 基准源的仿真曲线
• 5.4 电流检测放大器的设计
• 5.4.1 完整电路
• 5.4.2 电流检测放大器的仿真结果
• 5.5 误差放大器的设计
• 5.5.1 误差放大器的电路结构图
• 5.5.2 误差放大器的仿真结果
• 5.6 PWM比较器的设计
• 5.6.1 PWM比较器的电路结构图
• 5.6.2 PWM比较器的仿真结果
• 5.7 过流保护比较器的设计
• 5.7.1 过流保护比较器的电路结构图
• 5.7.2 过流保护比较器的负端偏置电路
• 5.7.3 过流保护比较器的增益仿真结果
• 5.8 数字逻辑模块
• 5.9 功率MOSFET驱动模块
• 第六章 电路的总体仿真
• 6.1 仿真方法
• 6.2 仿真结果分析
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文