高效率电流模DC-DC升压型LED驱动芯片的设计

摘要

随着能源危机、生态环境等问题的日益严峻，人们需要寻找更环保的能源以及提高能源的利用率，而照明光源作为能源使用的一大部分，解决传统光源能源转换效率低的问题可以大大缓解能源危机。发光二极管(LED)正是凭借其低功耗、高亮度、寿命长等优点逐渐取代了传统光源成为新一代的照明光源。LED本质是一个二极管结构，需要使用恒流驱动控制LED，设计优秀的LED驱动芯片可以大大提高能源的转换效率，降低能源消耗。
　　本文首先介绍了LED的发展背景及意义，然后分析了现今不同的LED驱动技术，并选取开关电源式驱动芯片作为本文LED驱动的设计方案，接下来详细介绍了LED的发光原理和升压型DC-DC变换器原理，以及选择电流型PWM控制模式驱动控制功率开关管。根据系统设计的架构，设计出了各个模块的电路，包括带隙基准、误差放大器、电流采样、斜坡补偿、限流保护、PWM比较器、振荡器、温度保护和驱动等模块，分析了各模块电路的设计原理并对各电路进行了仿真分析，仿真结果均达到设计要求。最后在芯片系统整体仿真后，完成了芯片的版图设计与验证。
　　本文设计的恒流驱动芯片的输入电压范围为0.9V～3.3V，输出电流可控，可以驱动1W～3W的白光LED，芯片具有过压、欠压、限流、过温等保护功能，并采用CSMC0.35μm工艺实现。

目录

声明

第一章 绪论

1.2研究现状及发展方向

1.3本论文的主要工作及内容安排

1.4本章小结

第二章 LED驱动基本原理

2.3开关电源的拓扑结构

2.4 LED驱动芯片的环路控制方式

2.5本章小结

第三章 系统设计

3.2升压变换器设计

3.3系统设计

3.4本章小结

第四章 驱动芯片中模块电路的设计与仿真

4.1带隙基准电路的设计与仿真

4.2误差放大器的设计与仿真

4.3电流采样电路设计与仿真

4.4斜坡补偿电路设计与仿真

4.5限流保护电路设计与仿真

4.6 PWM比较器电路与仿真

4.7振荡器电路设计与仿真

4.8温度保护电路的设计与仿真

4.9驱动电路的设计与仿真

4.10本章小结

第五章 芯片的系统仿真分析

5.1欠压启动条件下系统仿真

5.2正常启动条件下系统仿真

5.3本章小结

第六章 芯片的版图设计

6.1版图设计

6.2本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢