一种白光LED驱动器的设计研究..docVIP

摘要 当前，电源管理市场正在世界范围特别是中国国内快速成长。其中，随着便携式设备的大量普及，用于其背光LED驱动的产品正成为增长最快的电源管理类产品之一。论文正是在这种背景下，来源于与台湾某公司的横向合作项目。 论文设计了一种可用于便携式设备背光LED驱动的电流控制模式DC/DC单片开关电源芯片。电路的电源输入在3V～5V变化，采用BOOST电路结构升压，在极限情况下最多可驱动七个白光LED，由于LED串联，因此各LED电流完全匹配，亮度一至。输出电流0mA～20mA可调。电路与少量的外围器件搭配之后，即可对串联LED驱动供电。通过各种不同的外围应用电路能实现短路保护、软起动及四种调光控制方式，应用非常灵活。通过精心设计和工艺支持，采用标准BJT工艺和典型结构器件，只用了数十个晶体管就完成了所有电路，在确保芯片体积小、成本低的同时，保证了电路足够高的效率，效率最高可达84%。 在本论文中，作者首先介绍了电源管理产品、特别是白光LED的应用、发展与前景，并具体介绍了开关电源技术的结构，接下来阐述电流控制模式单片开关电源以及其斜坡补偿的基本结构、工作原理及其优缺点。根据具体使用要求进行了电路的总体结构及应用电路设计，采用典型的电流模式PWM控制器的结构，将整体电路划分为七个模块。接下来在此基础上完成了各个子电路的电路结构的设计及相关重要参数的分析、计算。 采用国外著名厂商提供的相应的标准BJT工艺制程模型，利用Hspice对各子模块进行了仿真验证，确保其在不同电源及温度下达到各指标设计要求。对整体应用电路也进行了仿真验证，由第四章给出的仿真结果可知，在各个不同的应用条件及环境下整体电路功能正常，电路的各项指标均满足设计要求。 电路的最终流片将采用标准BJT工艺，共有纵向NPN、横向PNP、基区扩散电阻和结电容四种器件结构，在最后的第五章，对工艺和以上四种器件结构作了一定介绍和分析，并结合了版图设计分析了部分设计要点。 关键词：开关电源，LED驱动，电流控制模式，PWM Abstract The current market of power management products is growing up very fast all over the world, especially in china. The driver of the white LEDs for display backlighting becomes one of the fastest growing kinds of power management products with the wide use of portable facilities. This dissertation therefore comes from the project cooperated with a Taiwan company in this circumstance. This dissertation designs a current mode switching regulator used in driving white LEDs for display backlighting of variety of portable facilities. The outside of this chip adopts BOOST structure to drive up to seven white LEDs with the input voltage ranging from 3V to 5V.Series connection of the LEDs provides identical LED current resulting in uniform brightness. The output current is adjustable from 0mA to 20mA.Connecting with different peripheral devices; the circuit can also have the functions of short circuit protection, soft start and four kinds of dimming control. With careful design and the support of the process, the circuit can be accomplished within only tens of transistors, the standard BJT process and the typical devices are available.