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电源管理系统性能的不断提高,使得便携式技术得到较快的发展。同时,在节能减排的驱动下,绿色科技已逐渐成为大家研究的热点之一。本文基于高频开关稳压电源的研究应用背景,针对集成稳压器对高转换效率的要求,在总结和分析现阶段白光LED驱动芯片的应用及其驱动技术发展现状的基础上,设计一款高效节能的太阳能LED照明用驱动控制芯片。
对于采用电池供电点亮LED的驱动控制芯片,需要对输入蓄电池电压实现升降压转换及充放电控制。此外,如何提高电源转换效率、控制精度、电池利用率及电池使用寿命,均是需要着重考虑的问题。其中,基准参考电压的精度直接决定了芯片的控制精度,因此设计产生不随电源电压及温度变化的电压基准源是本文重点讨论的问题之一。
论文采用同步整流DC/DC升压拓扑结构,用PMOS功率开关管替代外围续流二极管,并将所有功率MOS管集成在芯片内部,实现在提高转换效率,减少外围器件数目的同时节约成本。同时,考虑到电池充满电后的电压与LED正向导通的电压差不是很大,采用低压差线性稳压器(LDO),在不明显降低转换效率的同时进行降压转换。在此采用LDO稳压器的调整管与同步整流变换器的整流管复用的方式来减小芯片占用面积,从而节约成本。
论文基于CSMC0.5微米工艺,对系统内部分功能模块如:基准源、DC/DC升压变换的PFM调制电路、LDO稳压电路、充电功能模块进行设计,采用Cadence SpecterS实现对所设计模块电路的仿真,仿真结果表明各个电路模块达到预期设计目标,并完成整个LED驱动芯片的版图设计及验证,最终通过流片并测试,为进一步改善芯片的性能参数提供有力的参考。
论文通过理论分析、仿真验证及实际测试结果证明该芯片的可行性与实用性。实现自动开启关闭、自动调节升降压及自动调节充放电功能等基本功能,测试表明最高转换效率超过95%,平均效率可达90%,基本达到了预期的设计目标。