基于SOI工艺的高压LED驱动设计
基于峰值电流控制的BuckBoost型LED驱动器设计

PWM电路进行了反馈控制.仿真结果表明。该型LED驱动器有较好的稳定性,对负载扰动和输入电压扰动的
抑制能力较强.
关键词:Buck—Boost;峰值电流;驱动器:LED
中图分类号:TM 923
文献标志码:A
LED是一种节能、环保、小尺寸、快速、多色 彩、长寿命的新型光源.理论上,LED的使用寿命 在10万小时以上,但是在实际应用过程中,因为 LED正向伏安特性非常陡(正向动态电阻非常 小),所以要给LED供电就比较困难,不能像普通 白炽灯一样,直接用电压源供电,否则电压波动稍 增,电流就会增大到将LED烧毁的程度….为了 稳住LED的工作电流,保证LED能正常可靠地工 作,各种各样的LED驱动电路就应运而生了.
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图6 LED电流波形
Fig.6 The wavefolln of the current through LED
当微分环节为零时,由于在一个开关周期内, 当系统处于稳态时,检测电阻的电流的稳态误差 为零.可得
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2009(14):29—32.(in Chinese)
收稿日期:2010—04—10;修回日期:2010—05—21 作者简介:邓文婷(1983一),女,助理实验师,工学硕士.E—mail:dwt4250@g.ha.edu.cn
万方数据
广州大学学报(自然科学版)
第9卷
图2 Boost变换器
Fig.2 The Boost conveyor
(3)Buck-Boost——升降压电路.它的输出平 均电vo=Dv/(1一D)压大于或小于输入电压仫, 极性相反,电感传输.图3中通过控制开关管|s的 PWM信号中的占空比,便可达到升降压的目的, 输出电压Vo=DVs/(1一D).Buck-Boost电路可实 现很宽的升/降压比例,适合输入电压波动范围大 的场合.
LT3763同步降压电流LED驱动器的应用解决方案

LT3763同步降压电流LED驱动器的应用解决方案简介术语“高功率LED”的含义正在迅速发展。
虽然几年前350mA的LED可以很容易地获得“高功率”的印记,但它对今天的20A LED或40A激光二极管无能为力。
大功率LED现在用于DLP投影仪,手术设备,舞台照明,汽车照明和传统上由高强度灯泡服务的其他应用。
为了满足这些应用的光输出要求,通常串联使用高功率LED。
问题是几个串联LED 需要高压LED驱动电路。
LED驱动器设计因需要对PWM调光信号的快速LED电流响应而变得更加复杂。
LT3763是一款60V同步降压DC / DC控制器,旨在精确调节高达20A的LED电流具有快速PWM调光功能。
它是其前身LT3743的更高电压版本。
由于其三个额外的调节回路,它可以应用于许多其他应用:输出电压调节回路可实现恒定输出电压操作。
这可用于为电池充电器提供开路LED保护或充电终止。
第二个电流调节回路可用于设定输入电流限制。
输入电压调节回路可以是在太阳能应用中使用了最大功率跟踪(MPPT)。
48V输入至35V输出,10A LED驱动器针对效率进行了优化图1显示了可提供350W功率的设计输出功率可从48V电源驱动多达7个串联LED。
在这种高功率水平下,耗散功率是一个主要问题,因此高效率至关重要。
如果总功率损耗预算小于7W,则每1%的效率提高可将损耗降低3.5W。
该电路经过优化,在满负载时效率为98.2%- 图2显示当LED电流高于3A时效率达到98%,在〜6A时峰值达到98.4%。
在高电压下,MOSFET和电感的开关损耗超过导通损耗。
开关频率设置为200kHz,以最小化开关损耗,同时保持较小的解决方案尺寸。
在满载运行时,该电路的热点发生在顶部MOSFET,其温度稳定在低于50°C的温度范围内- 这是MOSFET非常舒适的范围。
LED驱动BP2822

非隔离降压型 LED 恒流控制器
注 1:最大极限值是指超出该工作范围,芯片有可能损坏。推荐工作范围是指在该范围内,器件功能正常,但并不完全保 证满足个别性能指标。电气参数定义了器件在工作范围内并且在保证特定性能指标的测试条件下的直流和交流电参数规 范。对于未给定上下限值的参数,该规范不予保证其精度,但其典型值合理反映了器件性能。 注 2:温度升高最大功耗一定会减小,这也是由 TJMAX, θ JA,和环境温度 TA 所决定的。最大允许功耗为 PDMAX = (TJMAX - TA)/ θ 或是极限范围给出的数字中比较低的那个值。 注 3:人体模型,100pF 电容通过 1.5KΩ 电阻放电。
L
VLED (VIN VLED ) f IPK VIN
其中,f 为系统工作频率。BP2822 的系统工作频 率和输入电压成正比关系,设置 BP2822 系统工 作频率时, 选择在输入电压最低时设置系统的最 低工作频率,而当输入电压最高时,系统的工作 频率也最高。 BP2822 设置了系统的最小退磁时间和最大退磁 时间,分别为 4us 和 130us。由 tOFF 的计算公式
非隔离降压型 LED 恒流控制器
(无特别说明情况下,VCC =12 V, TA =25 ℃) 说明 条件 最小值 典型值 最大值 单位
注 4:典型参数值为 25˚C 下测得的参数标准。 注 5:规格书的最小、最大规范范围由测试保证,典型值由设计、测试或统计分析保证。
BP2822_DS_Rev.1.0
非隔离降压型 LED 恒流控制器
VCS 40 10 3 (VLN VCC )
其中,VCS 是内部电流检测比较器的阈值;VLN 是 LN 端检测电压;VCC 是芯片电源电压。 源极驱动 BP2822 采用专利的源极驱动技术,VCC 静态工作 电流低至 200uA,无需辅助绕组供电,简化设计, 降低系统成本。 储能电感 BP2822 工作在电感电流临界模式,当芯片输出 脉冲时,外部功率 MOSFET 导通,流过储能电感 的电流从零开始上升,功率管的导通时间为:
基于LT3791的大功率LED驱动电源的仿真设计

基于LT3791的大功率LED驱动电源的仿真设计关丛荣;祝天岳;李雅斌;赵伟程【摘要】大功率LED若要正常工作,必须配有可以驱使其在最佳状态下工作的驱动电源.研发高效、可靠的驱动电源是LED照明大规模推广急需解决的技术难题.本文基于LT3791采用改进型BUCK-BOOST拓扑结构设计大功率LED驱动电源电路,并基于LTspice进行仿真研究.该电路采用恒流驱动方式,可外接PWM输入进行LED调光控制,输入电压范围10~60 V,输出电流4A,输出功率可达110W,效率达到93%.【期刊名称】《照明工程学报》【年(卷),期】2018(029)005【总页数】6页(P109-114)【关键词】大功率LED;驱动电源;LT3791;LTspice【作者】关丛荣;祝天岳;李雅斌;赵伟程【作者单位】北方工业大学,北京100144;中国船舶工业系统工程研究院,北京100094;北方工业大学,北京100144;北方工业大学,北京100144【正文语种】中文【中图分类】TM921引言大功率LED在传统户外照明、强光手电筒、汽车前灯、手机闪光灯等领域有着不俗的贡献[1]。
LED驱动电源是将各种输入形式电能转化为LED所需的高精度电流和电压,是影响LED运行可靠性的重要部件[2]。
LED核心结构是PN结,其伏安特性曲线呈指数关系,故LED两端电压微小变化会引起电流的大幅度变化[3]。
相比于恒压驱动,恒流方式能够避免驱动电流超出最大额定值,还能够确保LED达到预期亮度要求,并有效延长其使用寿命[4,5]。
本文介绍基于LT3791的大功率LED驱动电源工作原理,进行关键参数设计,基于LTspice进行仿真研究,根据仿真结果验证驱动电源电路设计是否满足设计需求。
1 工作原理Linear Technology公司的LT3791芯片具有4.7~60 V的宽范围输入电压,可以满足大部分应用要求。
其输出电流精度误差不超过±6%,是非常理想的LED驱动芯片。
功率 mos fet 与 高 压 集 成 电 路

功率 MOSFET与高压集成电路1. 引言功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)作为一种重要的元器件在电力电子设备中得到广泛应用。
高压集成电路则是针对高压环境下的应用需求而设计的集成电路。
本文将深入探讨功率MOSFET与高压集成电路的相关知识,介绍其原理、特性、应用以及发展方向。
2. 功率MOSFET原理与特性2.1 MOSFET原理MOSFET由源极、漏极和栅极组成,通过调节栅极电压来控制源漏两端的电流。
其原理基于场效应,当栅极电压不同时,形成不同或无导通状态的通道。
功率MOSFET相比普通MOSFET主要区别在于其结构设计和材料选择,以应对更高的功率和电压需求。
2.2 功率MOSFET特性1.低开关损耗:功率MOSFET具有低导通电阻和快速开关特性,使其能够在高频率工作下降低功耗。
2.高电流承载能力:功率MOSFET能够承受较高的电流,适用于高功率应用场景。
3.高耐压能力:功率MOSFET设计采用耐压较高的材料和结构,能够承受较高的电压。
4.低驱动电压:功率MOSFET的栅极电压较低,能够通过微弱的电信号即可实现控制。
3. 高压集成电路的发展与应用3.1 高压集成电路的发展历程高压集成电路的发展经历了几个重要的阶段: 1. 离散器件阶段:早期应用中,高压环境下的功能通常通过离散器件实现,存在组装、占用空间大等问题。
2.SOI技术阶段:随着基础半导体材料技术的发展,硅上绝缘体(Silicon on Insulator,SOI)技术被应用于高压集成电路的设计,提高了集成度和性能。
3. 新材料与封装技术阶段:随着碳化硅(SiC)和氮化硅(GaN)等新材料的应用,高压集成电路在高效率、高功率密度、高可靠性等方面有了突破。
3.2 高压集成电路的应用领域高压集成电路的应用领域广泛,包括但不限于以下几个方面: 1. 电力电子:高压集成电路在工业和家庭电力电子设备中发挥重要作用,如变流器、逆变器、电源管理等。
LED灯恒流驱动电源设计指导书(新)

LED高效恒流驱动电源的设计指导书第1章绪论1.1 LED工作原理1.1.1 LED发光原理发光二极管(LED)是一种将把电能变成光能的器件,发光二极管的主要部份是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在P型半导体中,空穴占有绝对地位,而在N型半导体中电子占绝大多数。
在这两者之间是p-n结。
的大体工作过程是一个电变光的过程,当LED的p-n结由外部电路加上正向偏压时,P区的正电荷将向N区扩散,同时N区的电子也向P区扩散,电子与空穴结合然后释放能量,一部分能量由光的形式散发出来,这就是发光的原因。
不同大小的能量水平的差异,频率和波长的光的不同,相应的光的颜色是不同的,这便是LED发光原理。
1.1.2 LED光源的特点1超低能耗比起传统的白炽灯为首的白炽灯,至少节省20%以上的电量,节约了资源。
2超长寿命传统的节能灯的寿命是2000~8000小时,而LED照明灯寿命可达5万~10万小时。
3响应时间短LED灯的响应时间比传统的照明灯快几个数量级。
4工作电压低LED的驱动电源既可以是高压电源又可以是低压电源,相比传统的照明灯,它更加适应电压的变化,电压发生变化的时候不容易损坏。
5绿色环保符合欧盟标准,不会造成环境污染,并且LED可以被回收利用。
6坚固可靠LED完全封装在循环氧树脂里面的LED,它比传统照明灯更加坚固不易损坏。
7不招蚊虫因LED用二极管发光技术,使用的冷光源,所以不招蚊虫。
8自选颜色可以通过不同的设计以及电流的大小来改变LED的颜色。
如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色。
目前白色LED发光效率已经突破120LM/W,是白炽灯15LM/W的8倍,是荧光灯50LM/W的2倍多。
LED的光谱中没有紫外线和红外线成分,所以有害辐射小。
在散热良好的情况下,LED的光通量半衰期大于5万小时以上,可以正常使用20年,器件寿命一般都在10万小时以上,是荧光灯寿命的10倍,是白炽灯的100倍。
一种恒流型DCDC大功率LED驱动电路的设计
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浙江大学电气工程学院硕士学位论文一种恒流型DC-DC大功率LED驱动电路的设计姓名:裴倩申请学位级别:硕士专业:电力电子与电力传动指导教师:陈辉明;王正仕20100127浙江大学硕士学位论文摘要摘要在能源和环境问题日趋严重的今天,以高效、节能、环保以及长寿命为主要特点的大功率照明白光LED获得了人们的重视。
随着其性能的提高以及生产成本的下降,大功率照明白光LED将逐步取代白炽灯和荧光灯,引起人类照明史上又一次革命。
与此同时,大功率从照明白光LED驱动电路的开发也由于大功率LED的应用的逐渐普及得到了长足的发展。
本论文的题目来源于电源公司的合作项目,论文的目的是设计一种市场需求量大的大功率白光LED恒流驱动变换器,要求其在输入电压和负载LED灯串电压(即个数)在一定范围内变化时,仍具有高恒流精度和控制结构简单、成本低、体积小、效率高等特点。
本论文的研究思路和工作内容如下:首先,论文对大功率照明LED的特性及发展和白光LED驱动电路的分类进行了介绍。
接着分析了DC-DC转换电路的原理和控制策略,包括DC-DC转换电路的三种拓扑结构的原理分析、两种反馈控制模式和三种控制方式。
然后,分析了本论文提出的大功率LED的Buck型、Boost型、Buck-Boost型变换器恒流输出的控制原理和恒流电路实现算法及结构。
最后,论文完成了各个单元电路的分析和设计,设计制作了一台用于驱动350mA、lW的白光LED--LuxeonTMStar的Buck型和Flyback型LED恒流DC-DC驱动变换器,并进行了调试实验和分析了各变量对恒流精度的影响,实验结果验证了本文理论研究和电路实现结构设计结果的正确性。
关键词:大功率LED;恒流驱动;开关电源;DC-DC转换电路浙江大学硕士学位论文摘要AbstractNowadaystheproblemsofenergysourcesandenvironmentbecomemoreandmoreserious,semiconductorlightinghaswonpeople’Sattentionforitsuniqueattributesoflowenergyconsumption,lowpollution,longlifeandhighefficiency.AsthequalityofpowerLEDimprovesandthecostofpowerLEDreduce,semiconductorlightingwillreplaceincandescentdevelopmentofHighPowerLED,theresearchofitsandfluorescentlightinggradually.Withtheconstantcurrentdrivingcircuithasalsobeengreatlyaccelerated.Thesourcesubjectofthedissertationoriginatesfromacooperativeprojectfundedbyapowercompany.ThedissertationaimstodesignaHighPowerLEDsconstantcurrentdrivingconverterwhichishighlydemandedbytheofmarket.TheainputvoltageandloadvoltageofLEDsastrings(i.e.numbersefficiencyisLEDs)changeswithincertainrange,Itisrequiredstillhavinghigh—precisionconstantcurrent.Andthecircuitstructureissimple,thecostislow,andthehigh.‘TheresearchCanbesummarizedasfollows:First,thefeaturesandthedevelopmentofhighpowerLEDlightingandtheclassificationofwhiteLEDdrivercircuitswereintroduced.ThenthethesisanalyzedtheprincipleandcontrolstrategyoftheDC-DCconvertercircuits,includingtheprinciplesanalysisofthethreecircuittopologies,twokindsoffeedbackcontrolmodescontrolprinciple,circuitconstant-currentoutputofconverterisandthreekindsofcontrolmode.Then,thealgorithmandcircuitstructure,beenpresentedinthispaper,oftheBuck-type,Boost-type,andBuck-Boosttypehigh?powerLEDanddesignofvariouscellcircuitisfinished.Aareanalyzed.Finally,theanalysisaBuck?-typeandFlyback?-typeLEDsconstantcurrentDC--DCdrivingconvertersetupforofdrivingseveral350mA,1variablesonWLuxeonTMStar.ExperimentsaccuracywerewerecarriedOutandtheimpactsaconstantcurrentanalyzed.Thedesign.experimentalresultshavegoodagreementwiththeoreticanalysisandcircuitstructure浙江大学硕上学位论文摘要Keyword:HighPowerLED;DC.DCconverterConstantcurrentdriver;Switchingmodepowersupply;浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
SSL2101:LED反激驱动解决方案
内 置 了 超 温 保 护 ( T ) 过 流 保 护 O P、 ( OCP 和 绕 组 短 路 保 护 ( W P , 主要 ) S )
用 在 高 达 1 W 的 装 饰 灯 如 GU O 0 1、 L D驱 动 器 、 高 达 1 W 的 L D串 E 5 E
s lt 2 1 6 7 0 6 hm 衄 ou i on 0 0 2 1 71 6.t 1 1 2
Ma x 购 专 用 传 感 器 i m收 MEMS解 决 方 案 开 发 商 和 制 造 商
S ensor ynam D i S C
成 对 S n o D n mi 的 收 购 , e s rya c s
号解 决方 案 , ”Ma i 总裁兼 首席 执 率 ( A ) 达到 1 %。从长远 看 , xm C GR 将 4
S noD n mi 是 一 家 提供 专 用传 行官 T n ou a e sry a c s u cD lc 说道 ,“ 独特 的技 Ma i xm将 涉 足 某 些 ME MS传 感 器 ,
・
可通用于现有照明控制基础设施 、三
端 双 向可 控 硅 开 关 元 件 、晶体 管 、调
光 器
・
图 2 S 2 1 考 板 外 形 图 S L 1 参 0
・
支 持 大 部 分 调光 解 决 方 案
自然调光曲线对数修正
・
L D串如零售展示 ,最 大 1 E 5瓦 电源隔离的 L D驱动器 ,最高 1 E 0
感 器和 微机 电系统 ( MS) ME 解决方 案 术融 合 必将 产 生 全新 的 高智 能 设计 , 扩充 其市 场份 额。
SOI 工艺在射频电路中的应用 - SOI Consortium
GaAs工艺
FOM 300fs/0.5um VS
SOS工艺
FOM 260fs/0.25um
最新报道可量产的0.18um/0.13um混合RF SOI工艺Ron*Coff已经接近100fs; 通过不断优化FOM,可以满足射频开关ng Guobo Electronics Company Limited
南京国博电子有限公司 Nanjing Guobo Electronics Company Limited
13
SOI射频产品研发流程
需求 分析
工艺分析
电路和版 图设计
流片加工
裸片评估
芯片封装
封装分析
封装设计
封装开模
送样及设计定型
性能及可靠性验证
封装后筛选测试
南京国博电子有限公司 Nanjing Guobo Electronics Company Limited
南京国博电子有限公司 Nanjing Guobo Electronics Company Limited
12
SOI特点
高隔 离
RFSOI工艺所有器件 均被绝缘介质隔离,
减小射频耦合, 同时不存在latch-up
高 ESD
SOI开关的ESD能力 可以达到HBM 1000V, 甚至可达到2000V以上, 而GaAs开关的ESD能力
04
IC产品系列
单功 能IC
IC产品 系列
多功 能IC
高速 数字 电路
放大器、开关、变频器、移相器等
可变增益放大、射频前端FEM、通信接口、电源管理 、 SPI总线控制等
分频器、鉴相器、 ADC/DAC、DC-20GHz
南京国博电子有限公司 Nanjing Guobo Electronics Company Limited
一种应用于EEPROM的高压电荷泵的设计
• 118•本文设计了一种应用于EEPROM的片内高压电荷泵电路。
该电路基于Dickson电荷泵结构,用二极管连接的nMOS管代替二极管,通过加入预充管并提高最高输出电压以减少电压上升时间,在3.3V电源电压下得到最高21V的输出电压。
该电路基于SMIC 0.18um 2P4M 工艺设计,由cadence软件仿真实现。
随着社会的进步,物联网的蓬勃发展,半导体存储技术迎来了黄金时期。
其中,EEPROM (电可擦可编程只读存储器)因其接口少、功耗低、存储可靠、价格低廉等优点,在非易失性半导体存储器件领域发挥着重要作用。
然而,EEPROM 进行擦写操作所需的电压在15V 以上,远高于芯片工作的电源电压,因此需要额外的片内升压电路来保证EEPROM 的正常工作。
电荷泵作为一种常用的升压电路,其基本原理是利用电荷在电容器上的积累效应产生高于电源电压或负电压的电路。
相较于传统开关电容式升压电路,电荷泵电路有着功耗低,面积小,易于集成等优点,因此普遍应用于串口通信,EEPROM ,动态随机读写等领域。
多数电荷泵结构都基于Dickson 电荷泵,传统Dickson 电荷泵使用二极管传导电荷,但是为了便于片内集成,目前主流Dickson 电荷泵都会使用栅极与漏极短接的nMOS 晶体管代替二极管。
但是随着电压的升高,体效应会导致MOS 管的阈值电压的升高,电荷泵的输出电压会因此降低。
通过增加电荷泵级数得到目标电压,会导致电荷泵效率降低,升压速度变慢。
针对以上问题,本文设计了一种改进型Dickson 电荷泵,以保证电荷泵在较短的升压时间和较高的效率下得到高压。
1 传统Dickson电荷泵工作原理传统Dickson 电荷泵结构如图1所示,其中C1,C2~Cn 为充电电容,CL 为负载电容;CLK 与CLK_是不交叠且反向的时钟信号,幅值一般为电源电压;M1,M2~Mn 是二极管连接的nMOS 管,衬底均接地。
电路启动后,电源Vin 通过M1对C1充电,直到C1两端电压为VDD-Vth 后停止充电,Vth 为nMOS 管阈值电压(忽略体效应)。