单级PFC原边反馈Flyback型LED驱动芯片设计-微电子学与固体电子学专业论文.docx

独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本论文属于 必威体育官网网址□ ，在 年解密后适用本授权书。 不必威体育官网网址□。 （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 华中科技 大学硕士 学 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I I 摘 要 由于 LED 具有节能环保、效率高、寿命长等优点，近几年中国 LED 照明产业飞 速发展，对 LED 驱动芯片的需求也急剧增长。基于这个背景下，本论文设计了一款 应用于中小功率照明的 LED 驱动芯片。 设计的芯片应用于反激式开关电源架构，利用准谐振的工作方式实现了电流临界 导通，并且功率管在漏源电压为谷底时开启，减小了功率管的开关损耗，提高了系统 效率；通过驱动信号占空比调节功率管的开启时间，控制功率管导通时间与占空比的 乘积为定值，实现单级功率因数校正，该 PFC 电路无需采样输入交流电压，减少了芯 片引脚数量。采用原边反馈，通过辅助绕组检测输出端的电气信息，无需光耦和精密 的三端稳压器件（例如 TL431），简化了芯片外围电路，提高了系统稳定性；同时利 用辅助绕组给芯片供电，减小了启动电阻上的功率损耗。通过采样原边峰值电流和副 边导通时间，估算输出电流，来调整功率管导通时间，实现输出恒流。 芯片内部主要包括输出电流估算电路、单级 PFC 电路、峰值电流采样和补偿电路、 副边导通时间检测电路、误差放大器电路，其中峰值电流补偿电路是通过辅助绕组检 测输入电压，补偿由于栅极驱动延时造成的峰值电流采样误差；芯片开启时，通过 300μA 电流对片外补偿电容充电，快速提高误差电压，增加导通时间，实现快速启动； 同时还集成了多种完善的保护机制，包括欠压保护、过压保护、过温保护、逐周期过 流保护、输出过压保护、输出过流保护，能有效的保护 LED 安全工作。 基于 CSMC0.25um 50VBCD 工艺，对电路进行了仿真验证，启动时间约为 460ms， 恒流精度95%，交流输入电压在 100 V-280 V 变化时，功率因数 PF 均大于 0.9，在 220V 输入电压情况下，PF0.96，输出功率为 30W 时，整个 LED 驱动系统的转换效 率0.85，线性调整率为 0.02mA/V，负载调整时间小于 0.1s。 关键词：LED 驱动 单级 PFC 原边反馈 准谐振 II II Abstract In recent years, as a green light source, due to the advantages of the energy conservation, pollution-free, high efficiency, long operating time and no mercury content, LED lighting has developed rapidly. The demand of LED drive chip also grows sharply. Based on this background, this paper designed a LED drive chip applied in a small and medium power dissipation situation. The chip drives the Flyback converter in the quasi-resonant mode to realize the boundary conduction mode (BCM). The power mosfet is turned on at the bottom of VDS (Drain-source voltage) to reduce the switch loss. In order to minimize the interference to the power grid, the chip has the single stage power factor co