高电压电致发光灯驱动芯片的设计

摘要

现代能源的逐渐减少和节能减排政策的实施，汽车电子和照明界对节能灯的需求越来越大，而目前国内新型节能灯的普及面很小，主要原因是各种节能灯的驱动芯片依靠进口，国内缺乏相关的核心技术，高昂的价格限制了新型节能灯的推广。
　　本文正是基于以上问题，设计了一款新型节能灯——场致发光灯的驱动芯片。该芯片是面向节能电子系统和汽车电子(各种照明指示灯)设计，适用于高电压、小电流要求的发光灯，可应用于液晶背光源驱动、等离子显示器驱动、发光广告牌驱动等重要的节能显示照明装置领域，有广阔的市场应用前景。
　　在芯片设计过程中，采用理论分析同EDA软件仿真验证相结合的方法，基于华润上华科技有限公司提供的工艺库完成芯片的电路和版图设计与验证。该芯片具有低功耗和频率可调的特点，其电源电流为420μA；EL灯驱动频率的改变决定其灯光颜色。本文的主要内容：
　　首先分析了场致发光灯驱动芯片的性能指标、工作原理和整体结构，该芯片的工作电压为3V-5V，电源电流为420μA，场致发光灯的驱动电压为160V-200V。其次，详细分析了基准电流源、使能电路和振荡器三个子模块的电路结构、工作原理和仿真结果，基准电流源电路为其余子模块电路提供基准电流；使能电路控制整个电路的开启和中断，当外接振荡器电阻和电源正常时，使能模块正常启动，芯片开始工作，当外接电阻和电源异常时，使能模块输出信号控制基准电流输出为0，芯片的功耗降至最低；振荡器部分为Boost升压电路和场致发光灯的H桥驱动电路提供时钟信号。再次，概述了其余子模块的功能和仿真结果，并结合整个电路的仿真波形验证了电路的性能。然后，分析了工艺厂提供的功率器件结构和版图设计过程中的注意事项，在此基础上完成了基准电流源、使能电路和振荡器三个子模块的版图设计和整个测试版的拼接工作。
　　最后同时采用Hspice和Spectre仿真验证，并对芯片进行了测试，结果表明该电路满足设计指标，达到性能要求，实现了预期功能。

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第一章 绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 国内外发展动态概要

1.3 本文的工作

第二章 场致发光灯驱动电路的整体设计

2.1 场致发光灯

2.2 常见开关电源拓扑结构与工作原理

2.3 EL灯驱动芯片的整体设计

2.4 本章小结

第三章 EL灯驱动芯片的子电路设计及仿真分析

3.1 基准电流源电路

3.2 振荡器电路

3.3 使能电路

3.4 其余子电路的简介

3.5 本章小结

第四章 EL灯驱动芯片的整体仿真和版图设计

4.1 EL灯驱动芯片整体电路的仿真

4.2 BCD工艺介绍

4.3 芯片版图设计

4.4 本章小结

第五章 芯片封装和测试

5.1 芯片封装

5.2 芯片测试

5.3 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

硕士期间取得的研究成果