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随着LED的各项参数不断得到提高和改进,应用领域不断扩大,LED被认为是将替代白炽灯、荧光灯的第四代照明光源,并成为未来人类照明的主要首选方式。无论那种电源,都不可能直接给LED供电,由于电池的容量及改进是有限度的,要应用LED做照明光源,就要解决电源变换的问题。因此,白光LED驱动芯片的研究具有重要价值。
本文介绍了LED照明的特点和LED光学特性参数,从LED的驱动电路入手,对现有的照明驱动电路进行了详细分析,设计了一款LED驱动芯片。其中,电荷泵DC-DC转换器因其功耗小、成本低、结构简单,无需电感、二极管、MOSFET等外围组件和高电磁干扰(EMI)抑制等优点,在中低功率电源管理芯片中得到广泛应用。在电路应用中,Switching capacitor(电荷泵)相对于线性调节器LDO和Switchingregulator(开关电源)有其自身的优点。本文针对背光用LED的LDO驱动芯片进行研究,采用升压型DC-DC转换器设计了一款用于背光驱动领域的具备对数调光功能的低噪声1.5X电荷泵LED驱动电路芯片,并采用0.6μm标准CMOS制备工艺流片成功。该芯片允许较宽的电源电压范围:2.7V至5.5V。通过外接电阻设置LED电流,电源电压在3V以上时,最高可驱动每路30mA电流,总的电流驱动能力可达120mA。还可根据电源电压和负载的情况,在1倍工作模式和1.5倍工作模式间自适应切换,这样可以降低内部功耗,从而保证比较高的工作效率。采用无电感的电荷泵升压原理,外围器件只需两个1μF的电容和两个0.47μF的电容,优越的电路控制特性保证了低的电源冲击电流和EMI。理论分析和数据测试结果都表明,该芯片的电流控制精度相对误差和匹配相对误差可以控制在士0.5%以内,照明亮度达到设计要求,基本上达到了预定设定目标。与同类设计的灯相比,该灯有性价比高、实用性强等优点。