高效率電荷泵LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì).pdf

1、隨著LED的廣泛應(yīng)用，人們對其供電方面提出了更高的要求，高效率、低成本的供電系統(tǒng)越來越受到用戶的青睞。電荷泵以其電磁干擾(EMI)低、所占面積小、處于關(guān)閉或無負(fù)載時(shí)功耗特別低、設(shè)計(jì)相對簡單等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于各種LED驅(qū)動(dòng)電路。因此，開展高效率驅(qū)動(dòng)電路的研究具有實(shí)際意義。
　　 本文設(shè)計(jì)了一種低靜態(tài)功耗、高轉(zhuǎn)換效率的電荷泵LED驅(qū)動(dòng)電路。電路的核心模塊為自適應(yīng)電荷泵，隨著輸入電壓的不同，可以在1(x)/1.5(x)/2(x)升壓

2、模式中自動(dòng)切換，以實(shí)現(xiàn)將較寬范圍的輸入電壓，高效率的轉(zhuǎn)換為一個(gè)恒定的輸出電壓。為了大幅減小由于輸出功率管的連續(xù)開關(guān)引起的開關(guān)損耗，電路采用了跳周期模式。該電路工作頻率設(shè)定為1MHz，需要的外部電容容量較小，通過開關(guān)轉(zhuǎn)換對兩個(gè)外部電容進(jìn)行充放電實(shí)現(xiàn)升壓，無需電感元件，從而大幅降低了電磁干擾和應(yīng)用成本。驅(qū)動(dòng)電路包括偏置電路、電荷泵模式控制電路、帶隙基準(zhǔn)電路、振蕩器與時(shí)鐘控制電路、誤差放大器電路、輸出過壓保護(hù)電路等模塊。基于0.5μmCMOS

3、工藝對各個(gè)模塊電路進(jìn)行了晶體管級的設(shè)計(jì)。利用Cadence仿真工具spectre對電路進(jìn)行了仿真、參數(shù)調(diào)整和驗(yàn)證，最終使各個(gè)子模塊的功能和性能均滿足設(shè)計(jì)要求，且靜態(tài)電流控制在μA級。對整體電路仿真的結(jié)果表明:當(dāng)負(fù)載電流為0～150mA，輸入電壓為2.7～5.5V時(shí)，電路可以輸出恒定的5V電壓，能夠滿足驅(qū)動(dòng)六路并聯(lián)LED的應(yīng)用要求，且關(guān)斷電流小于1μA;當(dāng)輸入電壓等于3.6V時(shí)，靜態(tài)功耗僅為0.3mW。因此所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路為對靜態(tài)電流要求