适用于无线调控的LED驱动电路设计

发布时间：2017-10-14 16:27

  本文关键词：适用于无线调控的LED驱动电路设计

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【摘要】：随着半导体技术的发展,大功率、高发光效率的照明LED逐渐成为新型的电光源。LED驱动电源作为LED灯的关键组成部分,对灯的性能和寿命起着至关重要的作用。不断深入研究、改进LED驱动电源的技术,不仅影响LED高效照明性能的发挥,而且影响整个照明行业的改革。目前驱动芯片存在功能单一,与无线接收译码器连接困难等缺点,因此设计出多功能、高性能的驱动芯片才能更好的满足市场的需求。论文基于Buck型开关电源和无线控制技术原理,使用CD035MVA BCD工艺库,设计了一种适用于无线调控的LED驱动芯片,解决了目前驱动芯片与无线控制接口困难的问题。并根据无线接收译码器类型,提供了适用于非锁型无线接收译码器芯片的接口电路。此外,为扩大芯片的使用范围,驱动电路还增加了亮度调节功能。本文主要阐述了LED灯的性能以及开关电源电路的结构类型,设计了比较电路、带隙基准源电路、振荡电路、3-8译码器电路、加减计数器电路、数字电位器电路、总体功能控制电路、保护电路以及版图结构,并从电路原理和输出仿真方面对其进行了介绍。驱动电路可以选择内部基准电压、外部输入电压和数字电位器的输出电压作为反馈端的比较电压,通过反馈端连接的比较器控制功率开关管的工作状态,使驱动芯片输出稳定的电流,实现LED亮度平稳的目的。亮度连续调节是根据接收到的无线脉冲信号改变电位器输出端的电压,控制输出电流而实现的。电路使用了振荡电路对开关信号进行频率控制,减小输出电路的纹波电流。芯片电路使用cadence软件进行课题设计,由电路原理、仿真曲线和版图结构可知:①采用外部输入电压或内部基准源作为反馈比较端,输出电流基本达到相应的值,纹波电流较小。②使用数字电位器作为反馈比较端,在外部脉冲信号作用下,驱动电流逐次变化,实现了亮度调控的目的。③无线接口电路使用主从触发器,实现了无线接收译码芯片与LED驱动芯片的简易连接,并且维持工作状态的稳定。④驱动电路功耗约为1.2m W,输入电压范围为6~12V,效率约为83%,版图面积为1817×1330。因此,驱动电路不仅具有高性能,低功耗的驱动优势,而且为LED照明电路与无线译码芯片的连接提供了一种便捷的接口电路,促进了LED和无线技术的广泛使用。
【关键词】：驱动电路 开关电源 数字电位器 无线控制 亮度调节
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题背景及意义8-10
• 1.2 国内外发展状况及政策10-11
• 1.3 LED驱动芯片11-12
• 1.4 本文主要研究内容12-14
• 2 LED发光原理及驱动类型14-28
• 2.1 LED的发光原理及特性14-17
• 2.1.1 LED发光原理14
• 2.1.2 LED白色光产生原理14-15
• 2.1.3 LED的光、电、温度特性15-17
• 2.2 LED连接方式17-18
• 2.3 驱动类型18-27
• 2.3.1 线性电源（LDO）基本结构18-20
• 2.3.3 开关电源的基本类型20-27
• 2.4 本文驱动类型27-28
• 3 芯片的模块电路设计28-48
• 3.1 比较模块的设计28-32
• 3.1.1 放大器电路与仿真28-31
• 3.1.2 放大器参数的确定31-32
• 3.2 基准电源的设计32-35
• 3.2.1 基准电路原理与仿真32-34
• 3.2.2 基准电压源参数的设置34-35
• 3.3 振荡器电路设计35-38
• 3.4 加减计数器模块38-39
• 3.5 数字电位器的设计39-42
• 3.5.1 传输门器件、3-8 译码器和电位器39-41
• 3.5.2 数字电位器电路41-42
• 3.6 亮度调节模块42-44
• 3.7 驱动保护电路模块44-48
• 3.7.1 常用保护电路44
• 3.7.2 开关复位与欠压保护电路44-48
• 4 系统电路设计与仿真48-60
• 4.1 驱动系统电路48-50
• 4.2 系统电路输出仿真50-53
• 4.2.1 恒流输出电路仿真50-52
• 4.2.2 亮度调节输出电路仿真52-53
• 4.3 驱动的参数设定与电路的联接53-56
• 4.3.1 芯片外围器件参数的选定53-54
• 4.3.2 芯片的连接电路54-56
• 4.4 常用驱动芯片简介56-60
• 5 驱动芯片版图的设计60-72
• 5.1 集成电路版图综述60-66
• 5.1.1 工艺设计概述60-61
• 5.1.2 器件版图概述61-66
• 5.2 驱动芯片版图设计66-69
• 5.2.1 比较电路版图设计67
• 5.2.2 振荡电路版图67-68
• 5.2.3 反馈比较电路版图68-69
• 5.3 驱动芯片整体版图69-72
• 6 总结与展望72-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-80
• 附录80
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 赵胜华,陈建安;CMOS集成电路中振荡器的设计及性能分析[J];电子与封装;2004年06期

2 齐家;邓周虎;侯明月;齐文涛;;白光LED驱动电路的设计与实现[J];电子科技;2011年09期

3 刘皓;景为平;;一种频率可调CMOS环形振荡器的分析与设计[J];电子器件;2006年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张红娟;LED驱动电源的控制研究[D];湖北工业大学;2014年

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本文编号：1032063