一款高效率大功率4路白光LED驅(qū)動芯片XD1420的研究.pdf

1、LED由于其環(huán)保、節(jié)能、亮度高、發(fā)展空間大等優(yōu)點，正逐漸成為LCD背光光源的理想選擇。在背光LED驅(qū)動方式的發(fā)展過程中，與傳統(tǒng)的電荷泵驅(qū)動方式相比，基于開關(guān)電源的串聯(lián)升壓式驅(qū)動方案更適合當今的LCD背光應(yīng)用。首先BOOST架構(gòu)保證了芯片能應(yīng)用在鋰電池供電的低壓系統(tǒng)中，并且輸出電壓可根據(jù)LED串聯(lián)個數(shù)自動調(diào)整，然后恒流式驅(qū)動方式保證了串聯(lián)LED之間亮度的一致性，消除了制造工藝帶來的偏差。而電荷泵由于其輸出電壓固定、并聯(lián)驅(qū)動方式以及有限的帶

2、載能力，導(dǎo)致LED規(guī)模較小，亮度不均勻，只能應(yīng)用在一些低成本、小尺寸的LCD背光應(yīng)用中。
　　本論文以“電源管理類集成電路關(guān)鍵技術(shù)理論研究與設(shè)計”項目為背景，結(jié)合背光LED驅(qū)動的需求，設(shè)計了一款高效率、大功率白光LED驅(qū)動電路XD1420，驅(qū)動類型屬于升壓型開關(guān)電源、恒流式驅(qū)動方式。電路設(shè)計基于某公司的0.18μmBCD工藝，仿真軟件為Cadence、Hspice。
　　XD1420屬于典型的大功率LED驅(qū)動，電流最高可達3

3、50mA，為了增加應(yīng)用的靈活性，LED電流設(shè)計為片外可編程。為了滿足不同尺寸的LCD顯示需要，LED電流可擴展到四個通道。系統(tǒng)的輸出電流最大可達1.4A，應(yīng)用時只需選擇合適的外圍器件參數(shù)即可保證系統(tǒng)在大范圍負載內(nèi)正常工作。芯片集成了完善的保護機制，確保每一個通道有足夠的電壓工作，并且一個通道在發(fā)生故障后會被移除，不會影響其它通道工作。每路電流之間經(jīng)過了精確的匹配，誤差可達到1％以內(nèi)。四個通道的反饋電壓的校正值隨LED電流可調(diào)，有效地避免

4、了固定的校正電壓額外造成的功率損耗，實現(xiàn)了輕載高效，在60mA LED電流應(yīng)用中，效率可達90%以上。為了滿足控制亮度的一般需求，設(shè)計了模擬調(diào)光和PWM調(diào)光兩種調(diào)光模式，亮度調(diào)節(jié)范圍為最大亮度的0～100%。
　　論文詳細研究了系統(tǒng)的應(yīng)用方案與電路關(guān)鍵功能的實現(xiàn)。首先研究了系統(tǒng)外圍設(shè)計，討論了器件選擇的依據(jù)并展示出了器件參數(shù)的計算過程；其次對系統(tǒng)環(huán)路的穩(wěn)定性進行了分析，基于“平均開關(guān)模型思想”對功率級電路進行建模，并對LED負載進