用于市电供电的大功率LED驱动电路的设计

摘要

随着节能减排和环保意识深入人心，LED照明受到广泛的关注。LED为低压直流驱动，且易受温度的影响，因此需要专用的驱动电路。研发适用于通用照明LED驱动电路，对于LED的普及有深远的意义。
　　 本文设计的LED驱动芯片内部集成耐压600V的LDMOS，交流市电在经过AC-DC转换后不需要降压，直接可以用于芯片的输入。该芯片可以驱动10～100个LED，输出电流范围为200mA～1A。采用峰值电流检测的PWM控制方式，通过采样电阻将LED的峰值电流转换为电压和内部的基准电压相比较，产生功率开关管的控制信号。该驱动主要用于通用照明，支持线性调光和PWM调光。本文在分析和比较各种LED驱动电路的基础上，根据实际应用设计了驱动电路的整体架构，其中控制芯片的主要模块包括：带隙基准源、LDO、振荡器、栅极驱动电路、欠压保护电路、调光电路以及比较器，同时还对高压LDMOS的结构和特性进行研究。整体设计采用UMC0.6um的600V BCD工艺，利用Spectre仿真工具对整体电路进行功能验证。结果表明：该电源芯片的输出电压纹波小于±0.5％，输出电流纹波小于±15％，转换效率大于90％，同时静态功耗不超过0.2W。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第一节 LED概述

1.1.1 LED的发光原理

1.1.2 LED的优缺点

第二节 LED驱动电路

1.2.1 LED驱动的必要性

1.2.2 LED驱动电路的分类

1.2.3 LED与驱动电路的匹配

第三节 市电供电LED驱动电路的发展现状

1.3.1 国外发展现状和趋势

1.3.2 国内发展现状和趋势

第四节 本论文主要内容

第二章 DC-DC结构与原理分析

第一节 DC-DC主要拓扑结构和原理分析

2.1.1 Buck型(降压)转换器原理分析

2.1.2 Boost型(升压)转换器原理分析

2.1.3 Buck-Boost(升降压)型转换器原理分析

第二节 DC-DC的调制方式

2.2.1 PWM调制原理与分析

2.2.2 PFM调制原理与分析

2.2.3 PSM调制介绍

第三节 DC-DC的反馈控制方式

2.3.1 电压控制

2.3.2 峰值电流控制

第三章 驱动芯片的整体设计

第一节 驱动芯片的整体设计

3.1.1 驱动芯片的系统框图和引脚说明

3.1.2 驱动芯片的主要模块

3.1.3 驱动芯片的系统应用

第二节 设计方案的几个关键技术

3.2.1 高压工艺的应用

3.2.2 开关频率调节

3.2.3 消隐电路的设计

第四章 单元电路模块设计和仿真

第一节 LDMOS工艺的应用

4.1.1 LDMOS的结构

4.1.2 LDMOS击穿特性的改善

4.1.3 LDMOS阀值电压的调整

4.1.4 与外部开关管的区别

第二节 基准源设计

4.2.1 带隙基准的基本原理

4.2.2 带隙基准的性能指标

4.2.3 实际带隙基准电路

4.2.4 仿真结果

4.2.5 bandgap的trimming修调

第三节 线性稳压器(LDO)

4.3.1 典型的LDO结构

4.3.2 实际LDO电路

4.3.3 LDO仿真结果

第四节 欠压保护电路(UVLO)

4.4.1 工作原理与设计

4.4.2 仿真结果

第五节 振荡器(Oscillator)

4.5.1 振荡器基本工作原理

4.5.2 振荡器仿真结果

4.5.3 消隐电路

第六节 开关管栅极驱动电路(Driving)

4.6.1 栅极驱动电路的原理与设计

4.6.2 实际电路及仿真结果

第七节 调光模块

4.7.1 调光电路的原理

4.7.2 调光电路的设计

第八节 比较器

4.8.1 比较器的工作原理和参数设定

4.8.2 比较器的电路结构

4.8.3 仿真结果

第五章 系统设计指标及整体仿真结果

第一节 目标负载和设计指标

第二节 AC-DC的设计和仿真

5.2.1 AC-DC的工作原理

5.2.2 AC-DC的仿真结果

第三节 外围器件参数的选择

第四节 整体仿真结果

5.4.1 最大负载仿真

5.4.2 最小负载仿真

5.4.3 线性调光仿真

5.4.4 PWM调光仿真

5.4.5 静态功耗仿真

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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