非隔離led恒流驅(qū)動(dòng)芯片的研究(1)

1、論文題目：非隔離LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片的研究專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)碩士生：周吉鴻（簽名）指導(dǎo)教師：劉樹(shù)林（簽名）摘要如今隨著能源緊張和環(huán)境污染等問(wèn)題的逐漸突出，LED燈具與普通照明燈具相比具有發(fā)光效率高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是近年來(lái)最有發(fā)展前景的高新技術(shù)之一。LED燈具只有在恒流驅(qū)動(dòng)時(shí)才能最大程度的發(fā)揮其性能，另外非隔離驅(qū)動(dòng)相比隔離驅(qū)動(dòng)具有更高的效率、更低的成本，因此對(duì)非隔離LED驅(qū)動(dòng)芯片的研究具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)對(duì)LED恒流驅(qū)動(dòng)電

2、路的研究分析，采用非隔離BUCK結(jié)構(gòu)進(jìn)行恒流輸出，不但轉(zhuǎn)換效率高，而且能夠自動(dòng)適應(yīng)電感量的變化和輸出電壓的變化，實(shí)現(xiàn)真正的恒流輸出。本文根據(jù)BUCK電路下的電感伏秒平衡，使得電路工作在臨界導(dǎo)通模式下，相比PWM等模式具有更高的效率。該芯片的主要功能模塊包括：帶隙基準(zhǔn)電路，高低壓補(bǔ)償電路，同時(shí)為了保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定安全的工作還集成了多個(gè)保護(hù)電路，包含鉗位保護(hù)電路，過(guò)流保護(hù)與前沿消隱，過(guò)溫保護(hù)電路，過(guò)壓保護(hù)電路等。該恒流驅(qū)動(dòng)芯片正常工作模式下

3、主要包括兩個(gè)方面工作：當(dāng)芯片內(nèi)部集成的功率MOS管導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓在為電感和電容充電的同時(shí)也為負(fù)載供電；而當(dāng)電感電流上升到峰值時(shí)，功率MOS管關(guān)斷，電感電容為負(fù)載供電。由于電感電容充放電時(shí)都是線性的，因此實(shí)現(xiàn)了真正的恒流輸出。采用CADENCE仿真工具對(duì)芯片的各個(gè)子模塊電路進(jìn)行了完整的仿真分析，在對(duì)芯片外圍電路設(shè)計(jì)之后對(duì)芯片的整體電路進(jìn)行了系統(tǒng)仿真驗(yàn)證。理論分析和仿真結(jié)果表明該芯片功能正常，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。最后根據(jù)電路設(shè)計(jì)芯片版圖，DRC

4、、LVS驗(yàn)證了所繪制版圖的可行性。關(guān)鍵字：LED；恒流驅(qū)動(dòng)；非隔離BUCK研究類型：應(yīng)用研究Subject：TheResearchonNonisolatedconstantcurrentdriverchipfLEDSpecialty：MicroelectronicsSolidStateElectronicsName：JihongZhou(Signature)Instruct：ShulinLiu(Signature)ABSTRACTNow

5、adayswiththeenergyshtageenvironmentalpollutionproblemsbecomemeapparentLEDlightingcomparedwithconventionallightinghashighluminousefficiencynopollutionetc.isbecomingoneofthemostpromisinghightechinrecentyears.LEDlampsonlywh

6、endrivenataconstantcurrentindertomaximizetheplaytoitsperfmanceinadditiontononisolateddriverhashigherefficiencylowercoststherefetheresearchonnonisolatedconstantcurrentdriverchipfLEDhasimptantsignificanceapplicationvalue.T

7、hroughtheresearchonLEDconstantcurrentdrivecircuitanalysisusingnonisolatedBUCKstructuretooutputtheconstantcurrentnotonlyhasthehighconversionefficiencybutalsoadapttothechangeininductanceoutputvoltageautomaticallywhichcould

8、complyarealcurrentoutput.BasedonthevoltsecondbalanceofinductunderBUCKcircuitthecircuitwksincriticalconductionmodecomparedwithPWMmodelsitismeefficient.Themainfunctionmodulesofthechipincluding:bgapreferencecircuithighlowvo

9、ltagecompensationcircuitthechipintegratedapluralityofprotectioncircuitsindertoensurethesystemwkinthestablesecureenviromentincludingclampprotectioncircuitovercurrentprotectionleadingedgeblankingovertemperatureprotectionci

10、rcuitovervoltageprotectioncircuit.Theconstantcurrentdriverchipincludestwoaspectswithnmalwkingmode:whenpowerMOSFETintegratedinthechipisturnedontheinputvoltagesupplytheinductcapacittheloadatthesametimewhentheinductcurrentr

11、isestothepeakthepowerMOSFETturnedoffinductancecapacitancesupplytheload.Becauseoftheinductcapacitgingdisgingislinearthusachievedthetrueconstantcurrentoutput.EachsubmodulecircuitofthechipwascompletlysimulatedanalysisedbyCA