文档介绍：浙江大学
硕士学位论文
白光LED驱动电路的研究及其电路的设计
姓名:王光峰
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:陈忠景
20050301
浙江大学硕士学位论文白光驱动电路的研究及其子电路的设计
摘要
伴随着半导体材料的发展,白光成为许多领域照明的首选器件。由于
便携式应用对白光亮度均匀性的要求,以及白光自身的正向导通电压
大、电学参数离散性大、容易受温度影响等特点,需要设计专门的电源管理芯片
来驱动白光本文分析了四种最常用的白光驱动模式的基本原理,包
括恒压输出加镇流电阻的并联驱动方式,单恒流源加镇流电阻的并联驱动
方式,多路恒流源的并联驱动方式,电感升压的串联驱动方式。本次课题
的目的就是要研究能够用于白光驱动的第种电源管理方式,并设计其主
要的模拟电路模块。
经过对开关电容式恒压输出原理的分析,决定采用电荷泵加控制电路的方法
实现恒压源驱动并联的结构,这是一个的电源管理模式。由于传统
开关电容式中的电荷泵多采用倍的升压方式,这在以铿电池为电源的
应用中电源电压为,电源的转换效率是很低的。针对这个缺点,
论文中提出了利用分数增益电荷泵的多增益特点实现高效率开关电容式
转换的设计方案。该方案改进了传统开关电容式只反馈输出电压给控制
电路的单反馈模式,将输入电压和输出电压都反馈给控制电路,通过对输入电压
的采样,决定电荷泵工作的增益,通过对输出的采样,决定电荷泵的工作状态
根据这样的设计思路,完成了以下一些设计任务
分析了用于开关电容式的电荷泵原理,对分数增益电荷泵进
行了较为仔细的研究,设计了一个可以实现种增益的个开关管
的电荷泵电路,对电路的功能和性能进行了仿真。
将管电荷泵简化为管电荷泵电路,为使电荷泵正常工作,设计
了给电荷泵的开关管提供背栅压的电路。针对电荷泵中使用
的都是大宽长比的管,为节省面积保证性能,将其设计为蛇形
栅平面结构。另外,还设计电路。这些电路都在华润上华
科技无锡有限公司的丁标准工艺下进行
了流片。并对芯片进行了仔细的测试,得到了令人满意的测试结果。
设计了电路所需要的其它模拟电路模块,提出了数
字控制电路的设计流程,以及输入电压和输出电压的采样方案。
浙江大学硕士学位论文白光驱动电路的研究及其子电路的设计
几
浙江大学硕士学位论文白光驱动电路的研究及其子电路的设计
蟹雀启介台
月月口幼
白光带动新的产业革命
一半导体发光材料的发展
发光二极管是结型半导体,它具有小型、
抗展、坚固、寿命长、不易发热、低耗电量且功能稳定等特性。虽然目前
发光效率还很低,但随着国内外研究机构的不断努力,其发光效率不断的在提升。
使用的材料全部都是化合物半导体,半导体发光材料的发展大致经历了下
面的三个阶段
以硅材料为代表的第一代半导体材料的发展是从世纪年代开始的,目
前硅材料仍然是电子信息产业最主要的半导体器件材料,但是硅材料带隙禁带
较窄和击穿电压较低等物理属性的特点限制了其在光电子领域和高频高功率器
件方面的应用。
世纪年代以来,随着无线通信的飞速发展和以光纤通信为基础的信息
高速公路与互联网的兴起,以砷化稼和磷化锢为代表的第二代半导
体材料开始崭盆头角。目前几乎垄断了手机制造中的功放器件市场
第三代半导体材料的兴起,是以氮化稼材料型掺杂的突破为起点,
以高亮度蓝光发光二极管和蓝光傲光器的研制成功为标志的半导体
材料的商业应用研究开始于年,其在高频和高温条件下能够激发蓝光的独
特性质,从一开始就吸引了半导体开发人员的极大兴趣。但是的生长技术
和器件制造工艺直到近几年才取得了商业应用的实质进步和突破。使用的
半导体是在单晶衬底上利用外延生长方式合成为单晶薄膜。外延生长方式因材料
状态不同,可分为液相生长法、气相生长法
、分子束生长法三大类,
其中气相生长技术的进步成为性能快速改善的主要原因之一
图是原日本日亚公司研究员中村修二开发的系蓝色单一盆子
阱结构。图中薄膜是发光层,薄膜是包覆层型层扩散
第一章前言
浙江大学硕士学位论文白光驱动电路的研究及其子电路的设计
型层扩散,衬底采用蓝宝石的面发光层的厚度
为,两侧利用宽能带的与层夹住,形成单一量子阱结构。由于此
结构可以提高进入电子与空穴之间载流子的复合效率,因此可以获得很高的发光
效率,所释放出来的光线波长与能带宽度相当,而且只需要调整发光层半导体
的比例就可以控制发光层的能带宽度,发光波长由紫外到红色