【摘 要】
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随着手持式消费电子产品的快速发展,减少产品的功率损耗和提高电源效率已经成为一个相当重要的研究课题。白光LED由于具有寿命长、环保、低耗电量等优点,已经成为手机、数码
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随着手持式消费电子产品的快速发展,减少产品的功率损耗和提高电源效率已经成为一个相当重要的研究课题。白光LED由于具有寿命长、环保、低耗电量等优点,已经成为手机、数码相机、MP3等便携式电子产品背光照明的最佳选择。而其驱动技术是影响白光LED输出性能的一个非常重要的因素。 本文深入研究和设计了一款采用升压型DC-DC变换器架构、工作于电感电流断续模式(DCM)的白光 LED驱动芯片。为减少复杂性,驱动芯片采用电压反馈控制原理和PSM调制方式;为使芯片能自动调节脉冲信号的占空比,设计的PSM模块由分频器、加减法计数器和脉冲调整电路组成;基准电压采用带隙电压基准设计实现;为了保证LED亮度均匀一致,设计了电压-电流转换模块,可以使输出电压和流过LED的电流保持稳定;在传统驱动芯片基础上,本文增加了I2C总线亮度控制方式,通过对I2C总线状态机进行优化能够减少芯片面积和消耗的资源,芯片作为从机在I2C总线上工作,可以接受主机发送信息进行256级亮度控制;最后完成了驱动芯片版图设计。和传统驱动芯片相比,本文设计的芯片具有多样控制方式,能够满足便携式背光电子产品不同应用要求。 根据分析所提出的驱动控制方案的原理,使用基于CSMC0.5um CMOS工艺采用Cadence Spectre软件对白光 LED驱动芯片进行完整的电路设计和仿真。仿真结果表明,所设计驱动芯片的开关频率为500KHz,输入电压范围为2.7V-5.5V,最高的转换效率达到85.1%,关断电流小于0.8uA,最大输出电压为22V,所设计的驱动芯片能够驱动2-6个白光LED,满足便携式产品背光需求。由于白光LED串联,流过其电流相同,亮度一致。仿真结果表明芯片能正常工作。
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