基于电荷泵的高效率白光LED驱动电路设计

论文摘要

消费电子产品背光照明系统中一个重要的单元之一就是白光LED背光驱动芯片。在移动电话、MP4、笔记本电脑、LED电视等消费电子产品中,白光LED背光驱动芯片都有着广泛的应用,可被称为消费电子产品中便携式电池和LED背光照明单元的桥梁。然而,随着消费电子产品迅速的发展,传统的电荷泵型白光LED背光驱动芯片性能已经不能满足其能效的要求。为了让白光LED驱动芯片的工作效率得到提升,论文研究了传统几种模式的电荷泵结构,在这基础上采用一种新型的1x/1.25x/1.5x/2x四模式转换自适应电荷泵,并综合出其控制电路,最终实现了高效率的目标。论文研究的主要内容包括:采用1x/1.25x/1.5x/2x四模式转换自适应电荷泵进行升压,不需要增加额外的电容就能实现1倍、1.25倍、1.5倍和2倍的升压功能。设计了一种新型1x/1.25x/1.5x/2x四模式电荷泵控制电路,对新型1x/1.25x/1.5x/2x四模式电荷泵的工作模式进行调整控制。提出一种能够明显减小电流失配误差的新颖带隙基准核心结构,结合低功耗设计方法和一种全新的启动方式,实现了整个带隙基准电路超低功耗要求。最后,基于SMIC 0.5μm BiCMOS工艺,使用Synopsys公司Hspice仿真软件,对所设计的模块电路和芯片整体电路进行仿真。仿真结果表明,所设计自适应电荷泵型白光LED背光驱动芯片整体效率达到70%～90%,最高效率达到90%以上,符合所研制芯片性能指标的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 白光LED 的特点与应用
• 1.2 白光LED 驱动芯片的发展和应用
• 1.3 白光LED 驱动芯片的分类
• 1.4 本论文的研究目的及意义
• 1.5 论文目标和主要内容
• 1.6 本章小结
• 2 芯片的整体结构及高效率设计
• 2.1 芯片概述
• 2.2 高效率设计
• 2.3 本章小结
• 3 四模式转换电荷泵及其控制电路设计
• 3.1 电荷泵基本原理
• 3.2 四模式电荷泵设计
• 3.3 四模式电荷泵的控制电路设计
• 3.4 本章小结
• 4 低功耗带隙基准电路设计
• 4.1 传统典型的带隙基准结构
• 4.2 低功耗带隙基准电路设计
• 4.3 本章小结
• 5 芯片整体仿真
• 5.1 关断模式仿真
• 5.2 典型应用
• 5.3 输出电压纹波仿真
• 5.4 转换效率
• 5.5 本章小结
• 6 总结
• 6.1 创新点
• 6.2 不足
• 致谢
• 参考文献