经济迅速发展带来的能源危机使节能技术广泛应用成为政府和老百姓共同关注的热点问题,而半导体照明光源(LED)具有高效、节能、环保、长寿命、易维护等显著特点,有望成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的一种新型照明光源,它的全球市场年均增长率超过20%。2003年我国半导体照明工程也全面启动,国家的支持使白光LED已进入照明市场,并将在“十一五”计划期间全面推广。因此,白光LED驱动芯片的研究就具有很大的现实意义和广泛的应用价值。 本文设计的白光LED驱动芯片属于电荷泵升压型,研究了当LED电源(锂电池供电)的电压随着使用降到2.7V～3.3V时,利用该电荷泵实现2倍升压的模式,使输出电压达到5V左右,输出电流300mA。 设计的电荷泵电路包括振荡器,带隙基准源,电阻反馈网络,比较器,二选一数据选择器、时钟提升电路、soft-start电路等时序控制电路以及四个功率MOS开关。设计的关键技术是合理选择电荷泵工作频率、开关功率MOS管的宽长比、传输电容等参数以及时序的控制部分。通过数字逻辑控制尽量避免电荷泵开关切换瞬间的毛刺及逆向电流。电荷泵刚开始工作时采用了软启动方式,当输出电压超过5V时采用脉冲跳过模式使振荡器停止振荡以减小功耗。控制开关功率MOS管的衬底始终等于源漏中较高一端的电压,防止pn结正偏带来的衬底电流。 本文共分五章,第一章简要介绍了白光LED的发展以及驱动方式;第二章叙述了电荷泵的种类及工作原理;第三章则阐述了本次流片的电荷泵电路的设计;第四章是流片芯片的测试结果及其特性分析;第五章则是对本次流片的总结及一些可以改进的地方的展望。 本次课题研究紧密结合市场动态的发展,该电荷泵能驱动用于矿灯、手电筒、台灯等1W LED灯,且它的设计原理可以推广用来设计驱动更高功率的LED。