随着21世纪节能环保理念深入人心,LED照明光源作为一种新型的节能环保电子产品,正越来越受到广大消费者的喜爱,市场规模逐年扩大。目前随着LED逐步引入千家万户,以220V/50Hz的交流市电作为直接供电电源的高压大功率LED灯正迎来发展高峰期。虽然市面上的高压大功率AC-DC驱动芯片品种繁多、性能优良,但是它们普遍电路复杂,外围拓扑元件多,尤其是大体积高成本的电感变压器是其必不可少的元件之一,这就导致驱动芯片成本高,驱动器面积大等缺点。而本文从驱动高压LED灯珠串出发,结合对耐高压的储能电解电容对LED负载充放电情况的理论研究,提出了基于外部储能电容的无电感变压器的高压LED驱动芯片。由于储能电容是耐高压的电解电容,并且负载是高压LED灯珠,所以该驱动转换器可以直接接入市电,无需其他降压变换电路。本芯片的外围拓扑结构简单且所含元件少,同时由于拓扑元件中不含体积较大、成本高昂的电感变压器,因此,本文所设计芯片的制造成本得到了极大的降低,并减小了LED驱动电源板的面积。本文设计的芯片采用数字式平均电流恒流技术,并结合数模混合电路设计,使得芯片的集成度高,芯片面积缩小,还可以兼容数字化。芯片的输出功率管采用耐高压LDMOS功率管,满足了芯片的高压工作条件。芯片采用PFM调制模式,PFM控制波由全数字化恒流控制逻辑模块产生,抗干扰能力强,恒流精度高。芯片通过具有一定占空比的PFM波控制功率开关管的通断,使得外部耐高压储能电容以特定的频率持续不断地充放电,来让LED负载电流在预设平均电流值上下波动,以维持输出平均电流的恒定。本论文对芯片的工作模式、调制模式以及反馈控制模式进行了仔细的研究,为芯片的设计提供了理论基础。根据芯片预期达到的指标并结合高压LED负载特性,创新性的提出了基于储能电容的无感LED驱动芯片系统框架和原理。然后针对芯片系统框架,把芯片系统划分为了几个大模块部分,然后论文对每个大模块下所含子模块进行了电路设计和仿真验证,比如带隙基准电压源模块、OSC振荡器模块、误差放大器模块、UVLO欠压锁定模块等。最后通过对整体电路的仿真验证和实际测试,结果表明了芯片可接受220V/50Hz市电输入,输出电流在30mA,输出电压在213~227V,转换效率高达90%以上,可实现7W高压LED灯珠串驱动的典型应用。论文芯片设计基于华润上华0.5um 600V BCD工艺平台,并利用Altium Desiger软件,实现了芯片整体驱动电路电源板图设计。