硕士毕业论文--高压高效率白光LED 驱动电路的研究与设计.pdf

硕士学位论文



论文题目高压高效率白光 LED
驱动电路的研究与设计



作者姓名潘文捷
指导教师何乐年教授
学科(专业) 电路与系统
所在学院电气工程学院
提交日期 2008 年 5 月
A Dissertation Submitted to Zhejiang
University for the Degree of
Master of Engineering




TITLE: A Study and Design of the High Efficiency and High
Voltage Driver of the White Light LED


Author: Pan Wenjie
Supervisor: Prof. He Lenian
Subject: Circuit and Syetem
College: Zhejiang University
Submitted Date: May 2008
浙江大学硕士学位论文摘要:
摘要:
近年来,大功率白光 LED(Light Emitting Diode)技术得到了很大的发展。由于 LED
具有无污染、长寿命、节能和抗冲击等优点,所以高效率的大功率白光LED在照明领域
的前景瞩目。随着高亮度 LED 功率的增加,在可以遇见的未来,高效率的白光 LED 必将
取代传统的白炽灯和荧光灯。
电流驱动的 LED 光强直接与正向电流成正比。这些器件有与二极管相同的陡峭电压
/电流曲线,电压上的微小变化会导致电流的一个相对较大的变化,亮度也产生变化,
因此控制电流比控制电压更重要。
除了电流调节器外,照明系统可能还需要带有一个 AC/DC 转换器。目前,直接用市
电交流电作为电源的 LED 照明系统需要使用分立器件搭建的 AC/DC 转换器,再使用工作
电压较低的电源管理芯片组成电流控制的驱动电路来对 LED 灯供电。因此,这种系统相
比于传统的白炽灯和荧光灯系统,由于在 AC/DC 电路和电流控制电路的损耗,导致了 LED
照明系统在效率上没有优势。
而采用电池供电的系统可能还需要一个 DC/DC 升压转换器。同样存在效率的问题。
随着半导体制造技术的不断发展,目前,各大芯片代工厂都开发了或者正在开发高
电压工艺。随着高压 BCD 工艺(单片集成双极晶体管、CMOS 和 DMOS 器件的高压工艺)
成熟,出现了源漏端的电压(VDS )能耐 500V 的高压横向双扩散金属氧化物半导体场效
应管(LDDMOS),使得设计和制造高压集成电路成为可能。
本文设计了一种高效率的高输入电压,恒定电流输出的白光 LED 驱动芯片。采用单
片集成双极晶体管、CMOS 和 DMOS 器件的高压工艺(BCD 工艺),以脉宽调制(PWM)峰
值电流的控制方式,实现宽范围的电压输入、恒定电流输出的 LED 驱动芯片的设计。利
用一阶温度补偿和比例电阻分压技术在内部集成了带隙电压基准源,并产生 的参
考电压。芯片设计采用的高压工艺中提供高压横向扩散金属氧化物半导体场效应管
(LDDMOS),输入电压范围可以在 85V-450V 间变化,输出电流在 1 毫安到 1 安培间设
定。并且采用使能控制的方法,提高了芯片的工作效率,得到的最高效率为 %。
关键词:白光 LED;高压工艺;PWM;驱动芯片;
浙江大学硕士学位论文 Abstract:
Abstract:
In recent years, the technology of high power white LED(Light Emitting Diode)
has achieved enormous process. Due to the obvious advantages such as
pollution-free, long operating lifetimes, lower power consumption and shorter
response time, high-efficiency high-power white LED es the new trend in the
lighting industry. Therefore, it is expectable to replace traditional incandescent light
and fluorescent lamp by the high-efficiency white LED in ing f