一种驱动白光LED的电荷泵电路的设计方案

0简介currently当前用于白光驱动的升压电路主要包括电感性DC-DC电路和电荷泵电路。电感DC-DC电路具有诸如EMI的问题，而电荷泵电路具有简单的结构和低的EMI，并且已经被广泛使用。
白色LED驱动的电荷泵主要有两种类型：电压模式和电流模式。与电压模式可能导致每个LED的亮度不匹配的缺点相比，电流模式为每个通道分别输出恒定电流，从而可以更好地匹配亮度，并且不需要外部平衡电阻，这极大地降低了亮度。
节省空间。本文提出了一种用于驱动白光LED的电流型电荷泵电路的设计方案。
该设计方案使用了1.5倍的升压电压，与传统的2倍的升压模式相比提高了效率，并采用了数字调光方法，可以提供32级灰度输出，以满足不同场合的需求。系统结构如图1所示。
主要可分为以下几部分：带隙基准电路，软启动电路，振荡器，1.5倍电压电荷泵，数字调光模块。当EN / SET端子输入高电平时，芯片启动，并且通过1.5倍电压电荷泵对Vin进行升压，以将输出电压稳定在5V。
如果EN / SET端子输入一系列脉冲，然后将其设置为高电平，数字调光模块可以记录脉冲数，然后将其转换为不同的输出电流以实现调光功能。 1 1.5倍电荷泵原理1.1基本原理1.5倍电荷泵原理如图2所示。
基本控制思想如下：OSC通过驱动器控制S1〜S7的接通和关断电路。顺序如下：首先，打开S1，S4和S6，Vin为电容器C1充电，并使C2短路以使VC1 = V1，VC2 = 0；在第二时刻，关闭S1，S4，S6，然后打开S2，S3，S5，S7，C1对C2充电，从而使VC1 = VC2 = 1/2 V1，最后将V1加到充电C3。
循环再次开始。 VCUT除以电阻，然后与参考电压进行比较，以控制上部MOS管的导通电阻并改变充电电路的RC充电常数最终将输出稳定在5V。
图3是控制脉冲时序图，其中D1为S1的驱动信号，低电平有效； D2为S4，S6的驱动信号，高电平有效； D3为S2 S3，S5，S7的驱动信号为低电平有效。为了防止时钟馈通，驱动电路中包括不重叠的时钟电路。
1.2实际电路设计整个开关管网络由5个PMOS管S1，S2，S3，S5，S7和2个NMOS管S4，S6组成，如图4所示。例子来计算开关管的宽长比。
根据布局设计规则的要求，单个管的宽长比W / L可以设置为2.8μm/0.6μm。假设S1的纵横比是x（W / L），则S4的纵横比是y（W / L）。
该设计使用CSMC0.6μm工艺，根据工艺和设计要求，V1 = 3.3 V，unCOX =50μA/ V2 VTHN = 0.7 V，| VTHP | = 1 V，2up = un，由于其他管子的宽度，长度比也可以相同的方式获得。由于流过开关管的电流较大，因此开关管的宽长比较大，并且晶体管通常并联连接，这通常在布局上以华夫结构实现。
如果开关管的基板未连接至源极端子，则会发生基板偏置效应，从而导致开关管产生阈值损耗，从而导致电荷泵电压无法升至设定值。如图4所示，可以轻松判断开关S1，S3，S4，S5和S6的源极和漏极端子。
S2和S7两端的电压不确定，因此，如果处理不当，将对基板造成偏压。效果，本设计采用了一种可以更好地解决此问题的方法。
通过比较器比较V1和Vout，如果Vout＞ V1，则将S2和S7的基板端子连接到Vout端子，如果Vout。