高效率自适应电荷泵型白光LED驱动器XD9107的设计

论文摘要

本论文的设计工作来源于西安电子科技大学科研项目“电源管理类集成电路关键技术理论研究与设计”,论文从电特性指标出发,通过系统设计、电路设计和性能仿真验证,设计了高效率自适应电荷泵型白光LED驱动器XD9107,驱动4个用于背光的主LED和1个用于相机照明的大电流LED。本文全面而系统的研究了白光LED驱动器及电荷泵电路的工作原理,为XD9107的设计与实现提供了理论指导。系统采用分数增益电荷泵,通过控制功率开关管的状态,使芯片具有1倍、1.5倍、2倍(1x、1.5x、2x)三种工作模式。芯片在1x模式下开始上电,当检测到LED电流源压降信号时自动切换到升压模式,延长了锂离子电池的有效工作时间。双路输出使得可利用外部电阻器独立设置流过主LED和照相LED的全标度电流。设计内部计数器和数模转换器,通过变换选通引脚电平控制LED电流,从而对LED进行亮度调节。此外,芯片XD9107还集成了过温保护、过流保护和开路保护等多种功能。在完成电路原理分析和电路设计的基础上,基于国外某公司BiCMOS模型,应用Cadence对子模块和整体电路进行了功能特性及关键参数仿真,仿真结果达到了预定要求,验证了理论分析的正确性和设计的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 当前便携式设备电源管理的现状
• 1.2 白光LED 及其驱动电路发展概述
• 1.3 论文的主要工作和章节安排
• 第二章 白光LED 驱动及电荷泵电路原理分析
• 2.1 白光LED 发光特性简介
• 2.2 白光LED 驱动的基本方式
• 2.3 基本电荷泵电路原理分析
• 第三章 XD9107 的系统设计
• 3.1 XD9107 设计规格与应用信息
• 3.2 XD9107 系统工作原理描述
• 3.3 高效率自适应电荷泵的设计
• 第四章 XD9107 子电路设计与功能实现
• 4.1 带隙基准产生电路
• 4.2 衬底电位选择电路
• 4.3 振荡器电路
• 4.4 反馈电路
• 4.5 电流设置电路
• 4.6 减法计数器
• 4.7 电流源型数模转换器
• 4.8 电流源电路
• 第五章 XD9107 整体仿真验证及主要性能指标实现
• 5.1 整体电路特性曲线
• 5.2 电特性仿真与比较
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间研究成果