高压高亮LED驱动器IC设计

论文摘要

本文设计、分析了一种高压高亮LED驱动电路芯片。它采用0.5μm混合工艺CMOS电路实现,输入电压为8～450V,工作电压为7.5V,工作电流为300μA,内置可调频率振荡器,最高可达1MHz工作频率。该芯片通过电流采样反馈来控制外部功率MOS管的开关,再配以适当的外部元件即可构成高直流电压输入状态下的开关式恒流驱动LED电路。此外,该芯片还具有外部线性调光和外部PWM调光双重调光模式,使得其应用更加广泛。本文首先简要阐述了高压恒流LED驱动器的基本工作原理和应用前景,之后根据应用要求进行电路整体结构设计,完成了各个子电路模块的电路设计、参数设计以及版图设计。整个设计内容包括了芯片的电路拓扑图设计,分块电路设计、仿真以及版图的设计和验证。文章着重分析了可调带隙基准源、三级差分运算放大器和可调频CMOS振荡器三个子电路。同时在电路设计过程中,综合了版图规格芯片性能等要求,合理设计了工作电压和电流,降低了芯片整体功耗。整个设计过程全部在cadence公司的virtuoso平台完成,并利用virtuoso所提供的仿真工具对各个子电路进行了功能仿真和量化模拟,仿真结果均到达设计指标,说明本文设计的LED驱动芯片性符合应用要求。

论文目录

• 目录
• 摘要
• abstract
• 第一章 引言
• 1.1 LED介绍
• 1.2 LED特性及LED驱动的作用
• 1.3 本文研究意义和所做的工作
• 第二章 电路总体结构设计
• 2.1 高输入电压恒流LED电路结构的实现（包括芯片内部结构和外部元件和电路）
• 2.2 控制原理和内部结构分析
• 2.3 外部器件的选择
• 第三章 子模块电路设计、仿真和版图设计
• 3.1 三级运算放大器
• 3.1.1 运算放大器介绍和选择
• 3.1.2 三级CMOS运放电路结构及性能分析
• 3.1.3 MOS器件参数确定和计算
• 3.1.4 仿真结果和运放参数
• 3.1.5 三级运算放大器版图
• 3.2 可调带隙基准
• 3.2.1 普通带隙基准电路原理和分析计算
• 3.2.2 可调带隙基准电路电路分析和参数计算
• 3.2.3 带隙基准器件尺寸确定
• 3.2.4 仿真结果与参数分析
• 3.2.5 带隙基准版图
• 3.3 CMOS振荡器
• 3.3.1 振荡器简介和选择
• 3.3.2 CMOS方波振荡电路结构和组成分析
• 3.3.3 CMOS振荡电路的器件参数和性能指标确定
• 3.3.4 电路仿真结果
• 3.3.5 振荡器版图
• 3.4 其他数字电路部分
• 第四章 整体电路的整合仿真、参数和版图
• 4.1 整体电路
• 4.2 仿真结果
• 4.3 整体芯片的参数结果
• 4.4 整体版图布局
• 第五章 总结与后续工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录