一种基于COT技术的LED恒流驱动电路设计

摘要

LED照明作为一种新型的、高效的绿色照明产品，以其环保节能、发光效率高等优点受到广泛关注，我国目前开始逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯，为LED照明进入普通照明的提供了绝佳机遇。同时随着LED照明的广泛应用，LED驱动电源的核心部件LED驱动芯片也越来越受重视。LED驱动器向高效率、小尺寸、高可靠性、高功率因素、高恒流精度、快速调光、高集成度、长寿命、智能化控制、单级电路架构的方向发展。
　　本文设计了一种基于COT（恒定导通时间）技术的LED恒流驱动芯片，该芯片具有宽的输入电压范围（6V~54V）、高效率、高集成度、高可靠性、体积小等特点；芯片内部集成了1.6A NMOS功率管；为了提高系统可靠性，芯片内部集成了电源欠压保护、功率MOS管栅源电压欠压保护、过温保护、过流保护以及高端采样的功率MOS管限流保护等功能。
　　本文介绍了大功率LED的基本特性和驱动方式，介绍和分析了一些基本的大功率LED恒流驱动方式的原理、优缺点以及应用领域，重点分析和推导了基于迟滞控制模式和COT控制模式的两种常用Buck型LED恒流驱动的工作原理。通过芯片指标和各种控制模式的优缺点分析确定了本文设计的 LED恒流驱动 IC采用COT控制模式同时迟滞控制模式作为芯片的一种保护模式，阐述了整个芯片的工作方式。然后，在0.25μm60V高压BCD工艺下给出了芯片关键模块的电路设计和原理分析及其仿真结果。接着根据计算出的芯片整体仿真参数对芯片的指标和功能进行仿真验证，其仿真结果表明：芯片正常工作时平均输出电流为700mA，输出电流纹波为80mA是平均输出电流的11％，效率可以达到98.4%，芯片电路的性能和功能很好的满足了设计要求。
　　本文对芯片所采用的工艺进行了介绍，给出了核心电路和芯片整体的版图，并分析了几个核心电路版图中需要注意的问题。然后对芯片进行封装测试，同时分析测试结果。最后对芯片进行失效分析，并给出了改进措施。

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第一章 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 大功率LED照明驱动的发展

1.3 本文的主要内容

第二章 大功率LED驱动技术

2.1 大功率LED的工作特性及其驱动方式

2.2 大功率LED恒流驱动电路

2.3 DC-DC转换器的基本调制方式

2.4 Buck型恒流驱动电路

2.5 本章小结

第三章 基于恒定导通时间控制的LED恒流驱动IC设计

3.1 系统设计

3.2 带隙电压基准的设计与仿真

3.3 恒定导通时间模块电路的设计与仿真

3.4 最小关断时间模块电路的设计与仿真

3.5 功率MOS管限流保护模块电路的设计与仿真

3.6 整体电路的仿真

3.7 本章小结

第四章 芯片版图设计

4.1 BCD工艺概述

4.2 核心电路的版图设计

4.3 芯片整体版图

4.4 本章小结

第五章 芯片测试及失效分析

5.1 芯片管脚封装定义及测试准备

5.2 测试结果及分析

5.3 芯片失效分析及改进

5.4 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果