分段线性LED驱动电路的设计

摘要

LED（Light Emitting Diode）因为其节能、环保、高效、寿命上等优点被称为是第四代光源，在照明领域取得了飞速的发展。作为决定LED产品性能关键的LED驱动芯片也随之蓬勃发展。
　　本论文设计了一款分段线性恒流LED驱动器。设计过程中，通过对传统的线性恒流LED驱动器的改进，避免使用成本较高、占用空间大、可靠性低的电解电容实现了一种高效率、高功率因数、外围电路简单的LED驱动器。本论文做了以下几方面的工作：
　　1、分析了LED的基本原理和基本驱动方式。分析了分段线性恒流LED驱动芯片的基本原理，并做了原创性理论推导工作，同时提出了数字逻辑控制方式并给出了设计方法。
　　2、设定分段线性恒流 LED驱动芯片的各个子模块的功能，并利用 Cadence Spectre进行电路仿真，使芯片的每个模块都能够依照预期正常工作。本论文中涉及的模块包括基准模块、电源模块、PWM调光模块、模拟调光模块、过温保护模块、过压保护模块、LDMOS驱动模块、偏置电压模块等。本文给出了所有模块的具体实现电路，部分模块给出了市场主流的实现方案以及其他的实现方案，最后对所有的模块进行了仿真验证。
　　3、完成了整体电路的仿真。在完成了分段线性恒流 LED驱动芯片的各个子模块的设计后，对芯片整体电路进行全局仿真。同时验证了芯片的各个保护功能和调光功能，其中包括：过温保护、过压保护、模拟调光、PWM调光。仿真结果显示芯片兼容AC220 V、AC110 V，LED的最大线性电流为36 mA，温度保护的极限电流调节能力为19 mA。市电电压幅值波动范围在20％以内时，过压保护功能模块使得LED最大线性电流下降到25.91 mA。

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第一章 绪 论

1.1课题研究背景

1.2 LED驱动芯片的研究现状及展望

1.3 本论文的结构安排

第二章 分段线性LED驱动器原理分析

2.1 LED基本原理

2.2 LED基本驱动方式

2.3 芯片总体框图设计

2.4 本章小结

第三章 芯片电路模块的设计与仿真

3.1 基准模块

3.2 电源模块

3.3 PWM调光模块

3.4 模拟调光模块

3.5 过温保护模块

3.6 过压保护模块

3.7 LDMOS驱动模块

3.8 偏置电压模块

3.9 本章小结

第四章 芯片整体电路仿真

4.1 全局仿真

4.2 过温保护

4.3 过压保护

4.4 PWM调光

4.5 模拟调光

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果