一种适用于便携式装置的LED背光恒流源驱动芯片设计

摘要

随着白光LED在1998年开发成功，白光LED给显示照明领域更带来了革命性的变化。白光LED具有无污染，长寿命，抗冲击，耐震动，节电和维护成本低等优点。在所有的LED应用设备中，便携式LED照明与显示装置是应用最为广泛的一类。因此LED背光驱动电路的研究成为一个越来越重要的课题。
　　与传统的LED背光驱动不同，本文采用了恒流源驱动电路，使得芯片尺寸减小，成本下降。另外，本文设计的低压电流镜电路，实现了非常小的压降设计指标，大大降低了驱动电路的能量损耗，延长了应用装置的锂电池使用时间。
　　本文首先介绍了系统的工作原理，给出了PWM控制方式实现的系统结构框图。然后本文一一阐述了各分模块的工作原理和电路设计，重点阐述了模拟电路部分的理论研究和设计实现，即基准电流源模块和电流镜电路模块。在基准电流源模块，论文介绍了几种典型的基准电压源电路，最后选择了Sub Bandgap结构的带隙基准电压源电路结构加以改进，作为为芯片的基准电流源。在电流镜电路模块中，论文设计的超低压降电流镜电路，相比较传统电流镜电路，具有更简单的电路结构和更小的压降。最后对整个芯片进行了前仿真和版图后仿真，仿真结果均达到或优于设计指标。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 LED背光的应用与发展

1．2 LED背光驱动的电路形式

1．3 论文的工作意义与研究内容

第二章 芯片系统与主要模块的分析与设计

2．1 芯片系统框架的设计与实现

2．1．1 系统的工作原理

2．1．2 Cadence环境中的芯片系统设计

2．2 基准电流源电路模块的研究与设计

2．2．1 带隙基准电压源的基本原理

2．2．2 常用的带隙基准电压源结构

2．2．3 带隙基准电流源电路设计

2．2．4 Cadence环境中的基准电流源模块的实现

2．3 电流镜电路模块的研究和设计

2．3．1 电流镜电路的基本原理

2．3．2 超低压降的电流镜电路设计

2．3．3 Cadence环境中LED恒流驱动模块的实现

2．4 控制电路模块的研究与设计

2．4．1 PWM控制的工作原理

2．4．2 Cadence环境中的EN使能逻辑模块的实现

2．5 本章小结

第三章 芯片的仿真与测试

3．1 LED共阴极并联驱动时的PWM控制芯片的仿真

3．1．1 开机关机过程和LED电流匹配性的仿真

3．1．2 LED电流的线性调整率和芯片压降的仿真

3．1．3 LED输出电流的温漂系数的仿真

3．1．4 电源电压高低电平切换时的LED电流仿真

3．1．5 共阴极并联驱动芯片的仿真性能参数汇总

3．2 LED共阳极并联连接时PWM控制芯片的仿真

3．2．1 开机关机过程和LED电流匹配性的仿真

3．2．2 LED电流的线性调整率和芯片压降的仿真

3．2．3 LED输出电流的温漂系数的仿真

3．2．4 电源电压高低电平切换时的LED电流仿真

3．2．5 共阳极并联驱动芯片的仿真性能参数

3．3 PWM控制芯片版图布局

3．4 测试结果分析

3．5 本章小结

第四章 影响输出电流精度的误差分析与改进方法

4．1 误差分类

4．2 运算放大器的失调电压

4．3 斩波调制技术

4．3．1 斩波调制的工作原理

4．3．2 斩波调制的带隙基准电压电路的简单仿真

4．4 本章小结

第五章 总结

参考文献

声明