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电压可调型Boost白光LED驱动电路的仿真与设计

李晓茜  
【摘要】:随着电子技术和通讯网络的飞速发展,便携式电子产品在日常生活中得到了大力普及和广泛应用。紧紧跟随着这一趋势,使得具有高效率、低成本和高集成度的电源管理芯片成了当今半导体器件学科和集成电路设计领域的热点之一。本文设计了一种白光LED驱动的电源管理芯片。输入电压范围为2.7-4V,输出电压通过SEL端口输入高低电平的不同,实现4.5V恒流输出或者4.5-5.4V输出电压可调。负载的电流最大可以达到200mA。驱动芯片采用DC-DC中的Boost拓扑结构,采用峰值电流模PWM调制方式,内建振荡器频率为2.5MHz。采用快速恢复肖特基二极管,其导通压降为0.2V,减少了电路的功耗。同时出于对系统可靠性的要求,设计了过温保护电路、过流保护电路、过载保护电路、欠压锁定电路等保护电路,使得芯片在工作时最大限度地不受环境的影响。 本文首先阐述了开关电源的应用前景和发展现状,介绍了该课题的可行性。随后阐述了电源管理芯片的基本拓扑应用和工作原理。紧接着介绍了本款Boost白光LED驱动芯片的整体工作原理、整体结构和应用电路的设计。重点介绍了芯片内部Boost DC-DC电路设计的各个组成模块的电路,其中包括带隙基准电压源、振荡器、锯齿波发生器、电流采样模块以及误差放大器等重要电路。利用EDA工具Orcad capture对电路进行设计和架构,同时利用Hspice仿真软件对设计的电路进行仿真,确定各个子模块电路的设计参数均达到预期的设计要求。最后,对整体电路进行了整体仿真,仿真的结果表明本款Boost白光LED驱动芯片具有良好的性能、达到了预期的设计指标。 本款芯片设计采用1μm40V BCD工艺,仿真结果得出整体电路的效率达到85%,负载调整率为0.5%/A(负载电流从0到100mA)。峰值电流限制在900mA。这些结果都验证了在本章前面部分阐述的设计理论和设计架构,是一次有价值的理论与实践相结合的学习和尝试。


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