基于时钟再生机制的6通道恒流LED驱动电路的设计-光学工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 摘要 摘 要 随着能源供需矛盾的日益激化，发光二极管（LED, Light Emitting Diode）作 为第四代绿色光源，其环保、低功耗、寿命长、体积小等诸多优点使得世界各个 经济发达国家在此领域展开激烈的技术竞争。同时伴随着 LED 产品市场“井喷” 时期的到来，为了实现对 LED 发光效果的有效控制，各大 LED 驱动设计公司频 频推出新型产品，来达到对 LED 驱动市场需求的实时把握，占有市场先机。 本文设计了一种基于时钟再生机制的 6 通道恒流 LED 驱动芯片，主要用于 LCD 背光驱动、LED 装饰照明系统等领域。整体芯片包括了时钟再生模块、48 位移位寄存器、内部振荡器、控制模块和 PWM 灰度比较器以及输出驱动级等模 块。仿真结果表明，芯片的工作电压为 3.3V~5.5V，具有 3/6 路恒定 18mA 输出 电流，片内输出电流匹配度大于 96%，片间输出电流匹配度大于 95%。通过时钟 再生机制对级联的时钟信号进行反相和整形，使芯片的级联长度具有很大优势， 同时驱动可实现 3 或 6 通道选择输出功能。 本文着重从以下几方面展开研究工作： 1、通过在对现有 LED 驱动电路进行分析研究的基础上，提出了本芯片的整 体设计指标和方案，具体化各模块的作用。 2、作为具有时钟再生机制的恒流 LED 驱动，首先对时钟再生机制在本设计 中的意义进行分析说明，然后采用 Cadence 软件对相关模块进行设计仿真，并利 用 Verilog HDL 语言对基于时钟反相技术的 8-bit 单通道 LED 驱动芯片进行仿真， 证明了本芯片能够正常工作，并且在级联长度上具有优势，具有 3/6 通道选择性 输出功能。最后对部分重要电路模块进行了详细分析，包括工作原理与电路设计， 各模块的仿真结构都与设计目标相吻合。 3、在完成芯片的整体设计后对其进行整体仿真，再采用 CSMC 0.5um N 阱 CMOS 工艺设计规则完成版图设计，进行流片。最后利用示波器观察芯片级联时 的输出波形，分析得出本芯片在级联使用时具有远距离级联能力的优势。 关键词：LED，时钟再生机制，恒流驱动，脉宽调制 I ABSTRACT ABSTRACT With the intensifying contradiction between energy supply and demand，the LED makes the developed countries compete with each other in this field because of its advantages such as eco-friendly feature, low power consumption, long service life and small volume which all make it the fourth generation green light. Knowing the arrival of the ?blowout? period of the LED, the major LED driver designing companies have promoted new products frequently to satisfy the present market needs, and also to effectively get the advantages of markets in advance. In this paper，a 6-channel constant current LED driver based on the clock regeneration mechanism with programmable PWM outputs has been proposed, which is mainly used for the backlight driver of LCD and decorative LED lighting system. The chip will encompass the clock regeneration mechanism structure, 48 bits serial shift registers, internal oscillator, control module, PWM gray comparator and output driver stage. The simulation results reveal that the range of the chip?s input voltage is from 3.3V