24V电荷泵升压型半导体LED照明光源驱动芯片的设计

浙江大学硕士学位论文2.4V电荷泵升压型半导体LED照明光源驱动芯片的设计姓名：高阳申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：朱大中;郭维200705012.4V电荷泵升压型半导体LED照明光源驱动芯片的设计作者：高阳学位授予单位：浙江大学相似文献(2条)1.学位论文胡央维3V-5V电荷泵升压型半导体LED照明光源驱动芯片2006经济迅速发展带来的能源危机使节能技术广泛应用成为政府和老百姓共同关注的热点问题，而半导体照明光源(LED)具有高效、节能、环保、长寿命、易维护等显著特点，有望成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的一种新型照明光源，它的全球市场年均增长率超过20％。2003年我国半导体照明工程也全面启动，国家的支持使白光LED已进入照明市场，并将在“十一五”计划期间全面推广。因此，白光LED驱动芯片的研究就具有很大的现实意义和广泛的应用价值。本文设计的白光LED驱动芯片属于电荷泵升压型，研究了当LED电源(锂电池供电)的电压随着使用降到2.7V～3.3V时，利用该电荷泵实现2倍升压的模式，使输出电压达到5V左右，输出电流300mA。设计的电荷泵电路包括振荡器，带隙基准源，电阻反馈网络，比较器，二选一数据选择器、时钟提升电路、soft-start电路等时序控制电路以及四个功率MOS开关。设计的关键技术是合理选择电荷泵工作频率、开关功率MOS管的宽长比、传输电容等参数以及时序的控制部分。通过数字逻辑控制尽量避免电荷泵开关切换瞬间的毛刺及逆向电流。电荷泵刚开始工作时采用了软启动方式，当输出电压超过5V时采用脉冲跳过模式使振荡器停止振荡以减小功耗。控制开关功率MOS管的衬底始终等于源漏中较高一端的电压，防止pn结正偏带来的衬底电流。本文共分五章，第一章简要介绍了白光LED的发展以及驱动方式；第二章叙述了电荷泵的种类及工作原理；第三章则阐述了本次流片的电荷泵电路的设计；第四章是流片芯片的测试结果及其特性分析；第五章则是对本次流片的总结及一些可以改进的地方的展望。本次课题研究紧密结合市场动态的发展，该电荷泵能驱动用于矿灯、手电筒、台灯等1WLED灯，且它的设计原理可以推广用来设计驱动更高功率的LED。2.学位论文杨滨恒流型白光LED驱动芯片设计研究2009随着LED的各项参数不断得到提高和改进，应用领域不断扩大，LED被认为是将替代白炽灯、荧光灯的第四代照明光源，并成为未来人类照明的主要首选方式。无论那种电源，都不可能直接给LED供电，由于电池的容量及改进是有限度的，要应用LED做照明光源，就要解决电源变换的问题。因此，白光LED驱动芯片的研究具有重要价值。br　　本文介绍了LED照明的特点和LED光学特性参数，从LED的驱动电路入手，对现有的照明驱动电路进行了详细分析，设计了一款LED驱动芯片。其中，电荷泵DC-DC转换器因其功耗小、成本低、结构简单，无需电感、二极管、MOSFET等外围组件和高电磁干扰(EMI)抑制等优点，在中低功率电源管理芯片中得到广泛应用。在电路应用中，Switchingcapacitor(电荷泵)相对于线性调节器LDO和Switchingregulator(开关电源)有其自身的优点。本文针对背光用LED的LDO驱动芯片进行研究，采用升压型DC-DC转换器设计了一款用于背光驱动领域的具备对数调光功能的低噪声1.5X电荷泵LED驱动电路芯片，并采用0.6μm标准CMOS制备工艺流片成功。该芯片允许较宽的电源电压范围：2.7V至5.5V。通过外接电阻设置LED电流，电源电压在3V以上时，最高可驱动每路30mA电流，总的电流驱动能力可达120mA。还可根据电源电压和负载的情况，在1倍工作模式和1.5倍工作模式间自适应切换，这样可以降低内部功耗，从而保证比较高的工作效率。采用无电感的电荷泵升压原理，外围器件只需两个1μF的电容和两个0.47μF的电容，优越的电路控制特性保证了低的电源冲击电流和EMI。理论分析和数据测试结果都表明，该芯片的电流控制精度相对误差和匹配相对误差可以控制在士0.5％以内，照明亮度达到设计要求，基本上达到了预定设定目标。与同类设计的灯相比，该灯有性价比高、实用性强等优点。本文链接：授权使用：杭州电子科技大学(hzdzkj)，授权号：fa3ac086-e484-4721-8d4e-9dde008f692a下载时间：2010年8月26日