一款cmos大功率led驱动芯片的设计

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1、一款CMOS大功率LED驱动芯片的设计按结构划分可分为全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等类型。按功率大小可分为普通功率(小功率LED)(功率一般为0．05W，电流小于20毫安)、大功率LED(功率可为lW，2W甚至几十瓦，电流几十毫安到几百毫安)。1．2LED在照明领域的应用现代灯泡即白炽灯价格虽然便宜，但是效率很低，只有约5％的能量能转化为光，其它的能量都转化成热量，非常浪费的散发掉了，而且每工作达1000小时就需要更换一次。在不更换电灯配件的情况下，荧光灯成了最便宜的替代品，荧光灯就是我们常说的节能灯

2、，可以节省75％左右的电能，而且使用寿命也增加到白炽灯的10倍，但是荧光灯也有它的缺点：一是价格比较高，每只要3美元左右；．二是光线质量比较差，不是人们已经习惯的白炽灯光谱：三是荧光灯不适合应用在短时间使用的场合，因为荧光灯要达到最亮需要一定的时间；四是荧光灯有可能对人体的健康够成危害。荧光灯的灯光会闪烁，可能引发癫痫发作，而且质量差的荧光灯可能出现紫外线辐射泄露，引发癌症。目前白炽灯的最好的替代品是LED，它可以通过调节半导体的特性来调节合适的光色，而且不释放紫外线和热量。其节电率有望高达80％，工作寿命足有45000小时[5

3、】o20世纪以来，由于以氮化镓为基础的白光二极管(LED)的出现，使照明光源的革命初现端倪。与传统的白炽灯相比，白光LED具有节能、环保、耐候性好、发光效率高、显色指数高、响应速度快、体积小、工作寿命长和启动时间短等突出优点【61，因此被称做是第四代照明光源。主要应用在交通讯号显示光源，汽车工业，LED背光源等。除了上述应用以外，目前已逐渐将白光LED应用在照明领域。综上所述，LED较其他照明方式都有着更大的优势。目前应用白光LED作为照明光源已经成为了一种不可阻挡的趋势【71。通过之前的介绍我们知道LED又分大功率LED和小功

4、率LED两种。而LED照明的核心是大功率LED[81。小功率LED虽在照明领域也被应用，但小功率LED在照明领域的应用有着明显的局限性：1、小功率LED的亮度小，所以需要的数量多；2、光衰性强；3、安装成本高等。而大功率白光LED(大于20mA)照明除了克服了上述小功大连理工大学硕士学位论文率LED的缺点外还具有节能、环保、寿命长等优点，是目前替代传统光源的新一代光源【91。LED的连接方式可分为以下几种：(1)全部采用串联的连接方式。如图1．1所示。≯'≯≯戳卜—卜——卜——H融U∞U∞L功图1．1串联连LED原理图Fig．1

5、．1SchematicdiagramofseriesconnectedLED采用串联连接方式的LED，通过每个LED上的电流都是相等的，所以．LED的亮度应该是一致的，但是如果当LED的一致性较差时，分配在不同的LED两端的电压会不同，如果其中一个LED因为品质问题或其他原因短路的话，那么分配在剩余的LED两端电压将会升高，通过LED的电流将会增大，容易导致余下的LED也损害。采用串联连接方式的LED一般需要较高的驱动电压。(2)全部采用并联的连接方式。如图1．2所示。LED图1．2并联连LED原理图Fig．1．2Schemat

6、icdiagramofparallelconnectedLED采用并联连接方式的LED，其两端电压相等。如果采用恒压驱动即使有一个LED因为品质不好或是其他原因断开了，也不会影响其他的LED正常工作，如果采用恒流驱动，那么分配到余下的LED的电流就会增加，也有可能使剩下的LED灯损坏。其缺点是，如果LED的一致性不好，则通过各LED的电流不等，各LED的亮度也不均。该连接方式要求驱动器能提供较大的驱动电流。(3)采用混联的连接方式。如图1．3所示。一款CMOS大功率LED驱动芯片的设计图1．3混联L印原理图Fig．1．3Sche

7、maticdiagramofmixconnectedLED通过以上分析，我们可以看到无论是全部采用串联的连接方式还是全部采用并联的连接方式都存在一定的弊端。串联连接方式需要驱动器提供较大的驱动电压。全部采用并联的连接方式需要驱动器提供较大的驱动电流。为了解决上述问题，可以采用混联的连接方式。将所有串并联的LED平均分配如图1．3所示。则通过每串的电流几乎相等，加在每串的电压也几乎相等。但是无论是恒流驱动还是恒压驱动，如果有一个LED因为某些原因断路或短路，都会影响其他的LED。解决方法就是尽可能多的并联LED，使得断开某一颗LE

8、D后，分配给余下LED的电流并不是很大，以保证剩下的LED能正常工作‘101。1．3LED的驱动由于半导体照明在照明领域有如此优势，作为半导体照明的重要配套产业也同样引起了业界的重视。目前大多数照明用的LED驱动电路是由分立元件组成的，存在体积大、发热量高、输出