一种背光LED驱动芯片的研究与设计

论文摘要

白光LED由于其工作寿命长和能耗低的特点,为无线通讯产品的应用提供了完美的背光方案,其驱动芯片的设计大部分采用电压模式和电流模式两类控制方案。电流控制型白光驱动LED驱动电路因为线性调整率和负载调整率非常好的优点成为目前设计的热点。本文设计的芯片是一种可应用于便携式设备背光LED的电流控制模式DC-DC单片开关电源驱动器。电路的电源输入范围从2.7V到30V,采用BOOST电路结构升压。内部集成有过热保护电路及功率开关管,过热保护电路可防止芯片过热烧毁。本文首先介绍了该课题研究的背景和意义以及LED驱动芯片在国内外的发展情况;接着阐述了白光LED的基础知识及DC-DC转换电路的实现方式;然后构建了芯片的整体构架,设计了芯片内部所需的功能模块及各个模块之间的连接关系,并设计了芯片的管脚;然后设计和分析了各个子模块的实现电路和功能;最后对典型应用的整体芯片电路进行了仿真验证,并简单介绍了双极的工艺和版图,且对各个子模块在版图中的布局进行了规划。子模块和整体电路的HSPICE仿真结果表明所设计的电路达到设计要求和预计指标,实现了电路的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和研究意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 开关电源技术
• 1.4 论文主要工作和结构
• 第二章 电路设计的原理及电路整体结构设计
• 2.1 白光LED 的基础知识和特性
• 2.2 白光LED 驱动IC 的应用
• 2.2.1 串联型白光LED 驱动IC
• 2.2.2 并联型白光LED 驱动IC
• 2.2.3 串并联型白光LED 驱动IC
• 2.3 DC-DC 转换器的原理分析
• 2.3.1 升压型转换器的原理分析
• 2.3.2 DC-DC 转换电路的反馈控制模式
• 2.4 芯片整体设计
• 第三章 子电路模块设计
• 3.1 基准模块
• 3.1.1 基准模块参数分析
• 3.1.2 基准模块设计和仿真
• 3.2 脉宽调制模块
• 3.3 误差放大器模块
• 3.4 0.4V 电压检测模块
• 3.5 频率转换模块
• 3.6 振荡模块
• 3.7 延迟时间模块
• 3.8 过热保护模块
• 3.8.1 过热保护电路的基本原理
• 3.8.2 过热保护模块设计与仿真
• 3.9 PWM 锁存模块
• 3.10 驱动模块
• 3.11 集成功率开关管
• 第四章 电路整体仿真及版图设计
• 4.1 整体电路的应用及仿真
• 4.1.1 芯片的典型应用
• 4.1.2 芯片典型应用的仿真分析
• 4.2 芯片版图设计
• 4.2.1 工艺及器件结构简介
• 4.2.2 版图的整体布局及层次结构
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果