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一种用于白光LED驱动的电荷泵电路的设计方案

时间:08-27 来源:互联网 点击:

持高电平,经过减数计数器计数输出Q4~Q0数据为"11011",ROM输出×7~×0数据为"11110100",即×3,×1,×0所接恒流源有效。输出电流为:

  icell×32+icell×8+icell×4=0.863 mA

  表1列出了32级调光×7~×0的数据及对应输出电流。

  

  数字调光部分的仿真波形如图9所示,32个脉冲为一个循环。

  

  (2) 数字延时

  本设计设置了如下功能,如果EN端输入低电平时间超过480 us,则装置关闭。其原理如图10所示,其中IN为EN进行脉冲整形后得到的波形,时序与EN相同。IN端输入高电平时,PMOS管M3导通,VDD对C1进行充电,使NMOS管M5导通,施密特触发器输入被拉低,OUT端输出低电平,芯片正常工作。当IN端输入低电平时,M3截止,C1通过电流源M2进行放电,使M5截止,施密特触发器输入被拉高,OUT端输出高电平。放电时问由C1的电容值和放电电流决定。仿真波形如图11所示。在IN端输入低电平超过478 μs后,OUT端输处高电平,使芯片关闭。

  

  

  3 振荡器

  本文设计一个600 kHz定频率电流控制振荡器,原理如图12,首先假设Q端为"0",则PMOS管M1导通,电流源通过M1向C1充电,同时PMOS管M3导通,R1无效,此时比较器反相端电压VTH=VDD-R2I3,等C1两端电压略大于VTH时,比较器输出高电平,使Q端变为"1",C1通过NMOS管M2进行放电,同时M3截止,R1与R2串联,此时比较器反相端电压VTL=VDD-(R1+R2)I3,等到C1两端电压略小于VTL时,比较器输出又发生翻转,周而复始。波形通过4个反相器的整形,输出600 kHz的方波。设I1为充电电流,I2为放电电流,T1为充电周期,T2为放电周期,则振荡器的频率为:

  

  调节充放电电流,使I1=I2=IC,则振荡频率可表示为:

  

  式中:IC为充放电电流。图13为振荡器输出及C1电容上的电压仿真波形。

  该电荷泵还包括带隙基准电路,温度保护电路,软启动电路等等,限于篇幅,在此不作累述。

  

  4 结 论

  本文分享了一个用于白光LED驱动的电流型电荷泵的设计方案,周边只使用3个小的陶瓷电容器,可驱动4个白光LED,单路最大输出电流20 mA.与电压型电荷泵相比,不同LED之间亮度匹配较好,由于不需要镇流电阻,因此节省了面积。电路采用1.5×分数倍频模式,效率可达93%.具有32级数字调光功能,可以满足不同需要。根据CSMC 0.6 μm工艺,通过Cadence Spectre软件进行了仿真,仿真结果表明,该电路满足设计方案的要求,具有较广阔的应用前景。

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