论文部分内容阅读
白光LED驱动芯片在保障白光LED器件稳定工作方面具有重要作用,随着白光LED器件的广泛应用,白光LED驱动芯片将具有广阔的发展前景。目前国内白光LED驱动芯片主要依赖进口,因此设计开发具有自主知识产权的白光LED驱动芯片具有重要的现实意义。本文设计了一种基于电荷泵的白光LED驱动芯片,采用CSMC 0.6μm标准工艺完成整体电路的版图设计并生成可供芯片加工厂商流片用的GDSII标准文件。该驱动芯片的核心电路模块包括电荷泵电路模块、多电压值偏置电路、基准源、误差放大器、欠压保护以及过温保护模块等。电荷泵电路模块是白光LED驱动芯片设计的关键。本文以1倍或1.5倍自适应电荷泵升压技术为基础,采用特殊衬底接法,使设计芯片技术参数和性能有了大幅度提高。仿真实验结果表明,电荷泵输出纹波小于10mV,与现有白光LED驱动芯片相比具有更强的稳定性。基准源产生的基准电压值亦具有非常强的稳定性,在-55℃到125℃范围内输出电压变化量为±1.5mV,温度系数为6.87 ppm/℃。欠压保护模块的关断阈值电压为2.35V,可以在电压过低的情况下关断芯片,从而防止电源过度放电,实现保护电源的功能。设计芯片的开关器件尺寸较大,因此将过温保护模块的热关断阈值设置在150℃,温度超过150℃时关断芯片,实施保护。该芯片通过自适应性电荷泵结构,采用特殊衬底接法,对输入电压进行升压变换。通过自适应调节保证6只并联白光LED器件的输入电流恒定,从而使每个LED器件的发光亮度相同。该设计芯片主要面向便携式电子产品,输入电压范围为2.7～4.5 V,工作频率为1MHz,正常工作温度范围为-40～+85℃,芯片完全关断模式下关断电流可低至1μA。芯片全部电路图和版图均在工业界普遍使用的CADENCE设计工具中完成,各个子模块和整体电路的布局都进行了优化,并通过设计规则检查(DRC)、电路图与版图匹对(LVS)等验证工具的验证,保证了版图设计的正确性和可靠性。