硕士论文-一种恒流型白光LED驱动电路的设计.pdf

一种恒流型白光led驱动电路的设计一种恒流型白光led驱动电路的设计 作者：唐新伟 学位授予单位：电子科技大学 参考文献(21条)参考文献(21条) 1.参考文献 2.翁寿松 白色发光二极管及其驱动电路 2006(03) 3.张璇 白光led市场分析 2004 4.张占松.蔡宣三 开关电源的原理与设计 2000 5.马莎丽 白色发光二极管及其驱动电路 2005(06) 6.标准和白光led的基础知识与驱动.app3070 2004 7.data sheet max 1910 8.data sheet max1848 9.data sheet max1561 10.data sheet max1570 11.data sheet max1573 12.erich bayer.hans schmeller charge pump with active cycle regulation-closing the gap between liner-and skip modes 2000 13.abraham i pressman switching power supply design 14.behzad razavi.陈贵灿.程军.张瑞智 模拟cmos集成电路设计 2003 15.paul gray analysis and design of analog integrated circuits 2002 16.philip e allen.douglas r holberg cmos analog circuit design 2002 17.m a t sanduleanu.b natua.h wallinga a low-power low-voltage chopped transconductance amplifier for noise and offset reduction 18.曹培栋 微电子技术基础 2000 19.kenneth r later.willy m c sansen design of analog integrated circuits and systems 20.alan b grebene blpolar and mos analog integerated circuit design 1983 21.armin tajalli design and optimization of a high psrr cmos bandgap voltage reference 相似文献(10条)相似文献(10条) 1.学位论文 杨永豪 自动升/降压50ma开关电容电荷泵的设计 2006 小型化和多功能是便携式电子产品的发展趋势，因此要求dc/dc转换器具有高效率、低静态电流、小的板级面积、小体积和低成本等特性。传统的电 源管理方法是使用电感模式的dc/dc转换器，但是随着亚微米技术的发展和多层陶瓷大电容的使用，电荷泵的效率得到提高，所以电荷泵不仅在低功耗而 且在较大输出电流应用中仍然得到广泛的应用。 在对电荷泵原理研究的基础上，论文采用0.5m标准cmos工艺设计了一种具有宽输入电压范围和多输出规格的50ma自动升/降压开关电容电荷泵 dc/dc转换器。输入电压范围为2.05.5v，输出电压分别为5v、3.3v、3.0v、2.7v和2.5v五种规格。在满负载条件下，静态电流为1ma；在空载情况下 ，静态电流为60a；在关断情况下，静态电流小于1a。无论输入电源电压高于或者低于输出电压，输出电压都能通过自动选择降压或者升压模式保持 恒定。升压和降压模式都不需要电感元件，可提供低emi的dc/dc转换。高的开关频率允许选用小的表面陶瓷电容，可节省板级面积、降低成本和减小输 出电压纹波。具有热保护和电流限制功能，保护工作在不正常条件下的负载元件和芯片。该电荷泵采用跳周期(skipcycles)控制模式，具有在轻负载情 况下效率高的显著优点。 通过对电荷泵dc/dc转换器的基本原理和系统功能的详细分析，论文首先介绍了整体结构，然后重点介绍了作者所负责的部分子模块电路。在电荷泵 基本理论中，详细分析了线性(linear)模式、跳周期(skipcycles)模式和具有迟滞控制的跳周期模式；同时也介绍了电荷泵的升压/降压工作原理以及主 要性能参数及其意义。在子电路中，重点介绍了带隙基准电压源、折叠式cmos运算放大器、热保护和软启动。每一个子电路分别介绍了基本工作原理、 主要参数的计算方法和仿真结果。 在电荷泵原理分析和子电路设计基础上，运用hspice仿真软件对整体电路的关键指标进行了仿真并给出了详细的仿真结果。整体仿真结果表明电荷 泵的功能和重要性能指标均达到设计要求。 2.期刊论文 薛红.李智群.王志功.李伟.章丽.xue hong.li zhiqun.wang zhigong.li wei.zhang li 低杂散锁相环 中的电荷泵设计 -半导体学报2007,28(12) 用tsmc 0.18m cmos工艺设计并实现了一种电荷泵电路.传统的电荷泵电路中充放电电流有较大的电流失配,电流失配导致相位偏差,从而引起杂散 并降低了锁相环的锁定范围.文中采用与电源无关的基准电流源电路,运用运算放大器和自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路实现了充放电电流的高度匹配 ,从而降低了杂散.测试结果表明:电源电压1.8v时,电荷泵电流为0.475ma,在0.31.6v输出电压范围内电流失配小于10ma,功耗为6.8mw. 3.学位论文 李先锐 高性能白光led驱动电荷泵dc-dc设计技术研究 2009 led技术的发展已引起国内外光源界的普遍关注，被公认为是21世纪最具有发展前景的高新技术领域之一。因此对led集成驱动及性能改善也随之进 入人们的视野。本文着力于高性能白光led驱动及其电荷泵dcdc电源的设计技术研究，并解决相关技术难题。研究成果包括： 1、高精度可控led恒流驱动电路 为了提高led驱动输出电流的精度及效率，提出了一种新的可控的led恒流驱动电路结构。通过外接电阻、使能端的控制和高精度带隙基准在led恒流驱 动集成电路内部产生了三个可控的低电压基准，其中最小的基准电压为73mv左右，将镇流电阻降至欧姆级，提高了led驱动的效率。基准电压为几十毫伏 时，就不能忽略失调对输出电流的影响，为解决此问题，提高输出电流的精度，在研究消除失调技术的基础上，在可控的led恒流驱动电路中，采用自动 调零运算放大器减小失调的方法，减小了失调对输出电流的影响，提高控制输出电流的精度，降低了驱动电流对工艺的敏感程度。 2、大电流、低噪声电荷泵dc-dc 通常电荷泵会产生大的峰值输入电流，引起低频噪声。采用电流模控制会有所改善，但是一般的电流模控制是电压控制充放电电流，影响驱动能力。本 文提出了一种电流控制电流电荷泵电路，它利刚跨导运算放大器的输出电流控制由电流镜和反相器构成的电流源，代替调节电阻和开关，实现输入电流 的连续，减小了电荷泵的输入噪声及输出电压纹波，同时提高了电荷泵的驱动能力。 3、高效率自适应电荷泵led驱动电路 针对现有的自适应电荷泵采用mosfet的栅源电压和敏感二极管检测最大漏失压降的技术方案中，当mosfet在线性区时无法检测漏失电压且二极管对温度 敏感的缺点，本文提出了一种新的直接检测漏失电压，并利用数字电路代替二极管检测最大漏失压降的高效率白适应电荷泵led驱动电路。该电路通过电 压外环和电流内环的自适应调整，电压外环完成电荷泵的多模式自适应转换，电流内环保证电荷泵的稳定输出，利用双反馈环路，稳定电荷泵led驱动。 4、亚阈值低功耗电压基准源 随着深亚微米工艺的进步，器件尺寸的缩小，以及电源电压的降低，静态功耗对电路总功耗的贡献也在日益增加。基于此，以基准电路为研究对象，对 mosfet工作于非传统工作区做了探索性的工作，在原有的低功耗带隙基准电路基础上，设计了一种改进的亚阀值cmos基准源电路。仿真结果表明，和原 有电路的技术指标相比，该电路尽管最小工作电压有所增加，但静态电流明显降低，且温漂系数、电源抑制比、电压调整率等指标显著提高，能更好地 满足工程应用需求。 4.学位论文 陈文焕 电荷泵锁相环的基础研究 2005 本文首先简述了锁相环的历史、发展与应用,并紧接着论述了电荷泵锁相环的重要性.针对电荷泵锁相环的具体特性和不同应用场合的特殊要求,本文 引出了整数分频频率合成器、分数分频频率合成器、分数分频频率合成器和时钟与数据恢复电路这四种结构的电荷泵锁相环.在引出上述四种结构的 电荷泵锁相环后,本文把这四种结构的电荷泵锁相环中的所有电路模块进行了分类,紧接着按照鉴相器与分频器、电荷泵与环路滤波器和压控振荡器这三 部分对电路模块进行具体的研究,设计了鉴频鉴相器、hogge鉴相器、alexander鉴相器、前置动态除2分频器、双模分频器、单端电荷泵、差分电荷泵、 一阶无源环路滤波器、二阶无源环路滤波器、三阶无源环路滤波器、运算放大器和电压控制振荡器等电路模块,分析了电压控制振荡器的相位抖动,并且 仿真验证了所设计的电路模块的功能.最后在系统级对电荷泵锁相环进行了设计,并且对比了二阶电荷泵锁相环、三阶电荷泵锁相环和全差分三阶电荷泵 锁相环的性能. 5.期刊论文 薛红.李智群.王志功.xue hong.li zhi-qun.wang zhi-gong 锁相环频率合成器中的电荷泵设计 -电子 与封装2007,7(9) 用tsmc 0.18m cmos工艺设计了一种电荷泵电路.传统的电荷泵电路中充放电电流有较大的电流失配,文章采用与电源无关的基准电流源电路,运用 运算放大器和自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路实现了充放电电流的高度匹配.仿真结果表明:电源电压1.8v时,电荷泵电流为0.5ma;在0.3v1.6v输出电 压范围内电流失配小于1a,功耗为6.8mw. 6.学位论文 薛红 dvb-t接收机cmos锁相环中鉴频鉴相器和电荷泵设计 2008 随着信息时代的到来，数字电视技术逐渐成熟和普及，一种将移动设备和数字电视技术相结合的国际标准：dvb-t，数字视频广播(digital video broadcasting-terrestrial)已经被提出并且得到了一定的发展。集成锁相环电路使得电视信号频率与电视台发送的频率严格一致，接收效果好。鉴频鉴 相器作为锁相环电路的关键部件决定着其精度和稳定性，而电荷泵在锁相环电路中的应用使其有着很宽的频率捕捉范围，从而使电荷泵式锁相环具有低 功耗、高速、低抖动和低成本等特点，被广泛应用于现代通信领域及射频领域中。作为锁相环关键部件的鉴频鉴相器及电荷泵的设计也就成为现代通信 领域及射频领域的研究热点。 本文首先介绍了锁相环频率合成器的基本概念，在电荷泵式锁相环频率合成器的基础上阐述了鉴频鉴相器(pfd：phase frequency detector)及电荷 泵(cp：charge pump)的工作原理及分类，并详细讨论了它们的性能指标及设计中所要考虑的问题。基于锁相环(pll：phase locked loop)系统的设计要 求，本文给出了鉴频鉴相器及电荷泵的指标要求。在传统边沿触发pfd结构的基础上，本文给出了一种基于tspc(true single phase clocking)动态结构 d触发器式高精度pfd的设计，该电路具有功耗低、速度快、结构简单等优点。同时，优化pfd复位延时电路，克服了pfd和cp的死区。另外，本文采用与 电源无关的基准电流源电路，运用运算放大器和自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路实现了电荷泵充放电电流的高度匹配，该电荷泵具有静态功耗低、速 度快、线性度高、电流匹配性能好等特点。并且本文还基于模拟集成电路版图设计的要点并根据pfd及cp电路性能特点优化了版图设计。最后基于 0.18m cmos工艺完成了pfd和cp各项性能指标的前后仿真验证，同时对芯片完成了功能的测试验证。测试结果表明：在1.8v电源电压下，鉴频鉴相器的 各种逻辑功能正确，电荷泵电流为0.475ma，在0.3v-1.6v输出电压范围内电流失配小于10a，pfd和cp总的功耗为13.4mw。 在当前数字电视越来越热的背景下，开发与数字电视有关的高性能pfd和cp芯片具有重要的研究价值和市场应用前景。 7.学位论文 尚林林 基于电荷泵的高效率恒流型白光led驱动芯片的设计与实现 2009 白光led广泛地应用在便携式电子产品中，用作高质量的背光光源。电荷泵驱动的白光led芯片具有电磁干扰(emi)小、pcb板面积小和成本低的优势 ，并且随着新型电荷泵电路向提高输出电流能力、减小输出电阻以及提高led的效率的方向发展，电荷泵电路已经成为了led驱动器广受欢迎的一种解决 方案。本文正是根据这种技术发展趋势，设计了一款基于自适应电荷泵技术的恒流型白光led驱动器。该驱动器可广泛适用于手机、数码相机、mp3播放 器等便携式产品中。 该芯片系统采用1x/1.33x/1.5x/2x自适应电荷泵技术保证了芯片在整个输入电压范围内的最优效率；采用电流调节器独立调节每个led电流保证了 led电流的匹配度和均匀亮度；采用外接电阻rset设定led的满量程电流扩展了驱动器的使用灵活性；采用外部数字使能信号控制led亮度实现了led亮度 的连续调节，拓展了驱动电路的使用范围；系统还具有软启动和过温保护等保护功能。 论文首先阐述了系统的工作原理，给出了整体电路的实现架构，然后阐述了电荷泵的工作原理、关键参数、本文创新设计的1.33x工作模式以及 led的恒流驱动和亮度调节的实现方式。在子电路的设计上，主要介绍了基准电压源、运算放大器、振荡器和过温保护四个子模块；对整体电路的功能和 典型性能参数进行了仿真验证，仿真结果均达到或优于预定指标，证实了理论分析和电路设计的正确性。最后对整个芯片进行了版图设计和流片后的参 数测试，测试结果满足设计要求。 8.期刊论文 潘锋 自动升降压50ma开关电容电荷泵的设计 -中国科技纵横2010,“(9) 随着小型化和多功能便携式电子产品的发展,要求dc/dc转换器具有高效率、低静态电流、小的板级面积、小体积和低成本等特性.传统的电源管理方 法是使用电感模式的dc/dc转换器,但是随着亚微米技术的发展和多层陶瓷大电容的使用,电荷泵的效率得到提高,所以电荷泵不仅在低功耗而且在较大输 出电流应用中仍然得到广泛的应用.本文采用0.5m标准cmos工艺设计了一种具有宽输入电压范围和多输出规格的50ma自动升/降压开关电容电荷泵 dc/dc转换器.该电荷泵采用跳周期(skip cycles)控制模式,具有在轻负载情况下效率高的显著优点. 9.学位论文 严杰锋 电荷泵锁相环的模型研究和电路设计 2006 本文研究了电荷泵锁相环电路的模型和电路设计。 在模型研究方面，我们讨论了电荷泵锁相环经典的线性模型，离散z域模型，分析了它们对设计的意义，指出了它们可取和不足之处，并由此提出了 一个新型的z域模型，给出了详细推导过程，并在频域上予以清晰的物理解释，仿真对比验证了该模型的正确性，同时指出了我们的模型能对实际电路设 计提供指导和启发意义。在后续的章节中，我们运用随机理论，将振荡器在热噪声下的相位抖动建模为维纳过程，进而分析了振荡器最一般情况下的相 位噪声和时间抖动之间的关系。在此基础上，结合新型z域模型求解了cp-pll环路中的噪声抖动问题：利用复变函数中的留数定理，解析地给出不同噪声 源(vco，输入信号)情况下，pll的抖动大小，得到了最优噪声带宽，为电路的环路参数设计提供了理论指导。 在电路设计方面，为减小cp-pll片上积分电容，我们提出了一个新型的电流模滤波器电路，该滤波器不仅大大缩减的芯片面积，并且其电路实现方 式简单，与文献中报道的设计不同，它不需要有源运算放大器，悬浮电容(floatingcapacitor)，同时具有自偏置，低电压等优势。 提出了一个改进型低噪声压控振荡器电路，该vco利用了negative-skew结构功耗-延时积(powerdelay)小的特点，仿真的结果表明，该结构的噪声 性能可以与文献报道的设计相比拟。 将上述新型电流模滤波器和negative-skew型的vco相结合，利用滤波器的自偏置特征，我们构建了一个带宽自适应的cp-pll，该环路具有很强的带 宽稳定性。通过电路仿真，我们看到在反馈分频比从10变化到100的过程中，该cp-pll环路带宽变化仅为30，而对经典的cp-pll，这个变化将达到 90。 为了进一步提高cp-pll电路集成度，并为其提供一个高性能的参考时钟信号，我们专门设计了石英晶体振荡器电路。分析了晶振电路中偏置电流和 振荡幅度的解析关系，提出了一些简单实用的电路技术和电路仿真技术。 最后，我们在芯片上成功实现了以上三个电路，测试结果表明，vco的工作频率和功耗跟电路仿真符合得很好，并具有很好抖动性能；电荷泵锁相环 电路测试结果也基本上达到了目的，其功耗和抖动性能同相关文