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LED驱动芯片可控硅调光电路研究与设计

2022-11-25 09:56
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被称为第四代照明技术的LED发明是人类照明史上一次历史性飞跃,是人类解决能源短缺和过度消耗的重要途径之一。LED已经广泛用于各种电子设备的照明系统,特别是手机、pad等小型设备。LED产业的快速发展也加速了调光产业的进步。调光技术不仅可以进一步节约能源,延长LED的使用年限,而且能够提高视觉效果,改善生活质量。可控硅调光自60年代开始出现,在近半个世纪以来一直主宰着整个照明调光领域。其以高兼容性,低成本,小体积,操作简便等优点深得消费者青睐。本文以可控硅调光为研究对象,设计了一款LED驱动芯片的调光相关电路。分析和对比了目前国内外比较流行的调光技术及其各自的优缺点,并重点分析了可控硅调光技术,最终确定采用可控硅调光为本芯片的调光方案。为了解决可控硅调光时出现的闪烁现象,本文设计了泄放通路和有源阻尼网络。为了实现光亮度可控,设计了相位控制电路,通过测量可控硅切相角大小以及将其转化为控制LED的平均电流的量。芯片的输入电压范围宽,可实现自供电。采用降压型反激式变换器作为本设计的LED驱动芯片外围拓扑;新颖的控制算法实现精确恒流,省去了复杂的控制环路补偿,减小了外部元件的使用,提高了效率。本文对设计的LED驱动器中几个关键模块进行了详细的分析和功能验证。其中包括供电电路,带隙基准电压源,过零检测,相位测量等模块。采用TSMC 0.5um BCD工艺,利用cadence、hspice软件对电路进行设计与功能验证。结果表明本文设计的带可控硅调光功能的LED驱动芯片符合设计要求,无闪烁调光范围达到4%-100%。


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