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十二路十二位 LED 驱动器的设计
Twelve Bit Twelve-way LED Driver Design
论文作者： 宋 宇
指导教师： 吴春瑜 教授
专 业： 微电子学与固体电子学
答辩日期： 2012 年 5 月 20 日
二○一二年五月·中国 辽宁
摘 要
如今，LED（发光二极管）凭借着亮度高、工作电压低、功耗小、体积小、
寿命长、耐冲击和性能稳定特点得到迅速的普及。由于 LED 的驱动电压远远小
于市电范围，同时它是电流驱动的器件，需要一个稳定的驱动器电路，而且不
同的器件需要不同的驱动器，因此，LED 驱动器就也伴随着 LED 迅速发展。本
文介绍了十二路十二位 LED 驱动电路的设计，其内容主要有以下几个创新点：
1) 带隙基准采用了精度更高的二阶曲率补偿技术。带隙基准在 DAC（数模
转换器）中起到了至关重要的作用，而温度系数又是带隙基准中一个比较重
要的参数。传统的带隙基准都是一阶补偿，本文采用的二阶补偿的带隙基准
将具有更好的温度系数。
2) 大 MOS 管电流镜像输出，其结构选择具有较低的失配性。该镜像结构采
用了一个运算放大器，减小了沟道调制效应引起的电流镜像失配。
3) 可编程的输出电流。DAC 模块外部可以外接电阻，根据实际电流大小的
需要，选择不同阻值的电阻。
本论文中，详细描述了一种十二路十二位 LED 驱动电路的设计。该芯片提供
2mA 至 45mA 范围的恒流，且电流可以通过外部电阻调节。该芯片可用于 LED 灯
条、LED 窗帘灯、LED 建筑物装饰照明等。论文主要分为模拟模块和数字模进行
介绍。重点介绍了 DAC 内部的运算放大器、带隙基准等几个主要模块以及整体
功能实现。论文最后，用 Cadence spectre 仿真软件对芯片的每一个模块电路
和全局电路进行仿真验证。同时，输入电压需要控制在 0V～，工作温度范
围是-10°～+85°，由于电路控制的串行数据由外部发送，其内部时钟频率很
低，在 200KHZ 以下。
关键字： 发光二极管 数模转换器 驱动器 设计 带隙基准 运算放大器
I
ABSTRACT
Today, the LED (light emitting diode) with high brightness, low voltage, low
power consumption, small size, long life, impact resistance and stable performance
characteristics are rapidly gaining popularity. LED driving voltage is far less than the
electric range, while it