0 引 言

　　目前用于白光驱动的升压型电路主要有电感型dc-dc电路和电荷泵电路。电感型dc-dc电路存在emi等问题，而电荷泵电路结构简单，emi较小，得到了广泛的应用。

　　白光led驱动的电荷泵主要有两种类型：电压模式和电流模式。相对于电压模式可能造成每个led亮度不匹配的缺点，电流模式每路单独输出恒定电流，使亮度可以较好地匹配，而且不需要外围平衡电阻，大大节省了空间。

　　本文设计了一种用于白光led驱动的电流型电荷泵电路。采用1.5倍压升压，比传统的2倍压升压模式提高了效率，并采用数字调光方式，可提供32级灰度输出，满足不同场合的要求。系统结构如图1所示。主要可分为以下部分：带隙基准电路，软启动电路，振荡器，1.5倍压电荷泵，数字调光模块。当en／set端输入高电平时，芯片启动，vin经过1.5倍压电荷泵升压，使输出电压稳定在5 v，如果en／set端输入一串脉冲后置高电平，则数字调光模块可记录下脉冲个数，然后转换成不同的输出电流，实现调光功能。

1 1.5 倍压电荷泵原理

1.1 基本原理

　　1.5倍压电荷泵 原理如图2所示，其基本控制思想如下：osc通过驱动电路，控制s1～s7的导通与关断。时序如下：第一时刻，开通s1、s4、s6，vin对电容c1充电，c2短接，使vc1=v1，vc2=0；第二时刻，关闭s1、s4、s6，开通s2、s3、s5、s7，c1对c2充电，使vc1=vc2=1／2 v1，最后加上v1对c3充电，周而复始，vcut经过电阻分压，与基准电压做比较，控制上端mos管的导通电阻，改变充电回路的rc充电常数，最终使输出稳定在5 v。图3为控制脉冲时序图，其中d1为s1的驱动信号，低有效；d2为s4、s6的驱动信号，高有效；d3为s2、s3、s5、s7的驱动信号，低有效。为了防止时钟馈通，驱动电路中包含了非交叠时钟电路。

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及2个nmos管s4、s6组成，如图4所示。以p管s1和n管s4为例，计算开关管的宽长比。根据版图设计规则的要求，单个管子的宽长比w／l可以设定为2.8μm／0.6μm。假设s1的宽长比为x(w／l)，s4的宽长比为y(w／l)。本设计采用csmc0.6 μm工艺，根据工艺及设计要求，v1=3.3 v，uncox=50μa／v2 vthn=0.7 v，|vthp|=1 v，2up=un，因为

　　其它管子的宽长比也可以同理求得。由于流过开关管的电流比较大，开关管的宽长比很大，一般采用晶体管并联的形式，在版图上通常以waffle的结构实现。

　　如果开关管的衬底未与源端相接，则会产生衬底偏置效应，使开关管产生阈值损失，导致电荷泵电压无法升至设定值。如图4所示，开关管s1、s3、s4、s5、s6的源漏端能比较容易的判断出来，s2、s7的两端电压高低未定，因此如果处理不妥当，会引起衬底偏置效应，本设计采用了一种方式，比较好地解决了这个问题。通过一个比较器对v1和vout进行比较，如果vout>v1，则让s2、s7的衬底端接vout端，如果vout

2 调光功能实现

　　越来越多应用场合希望白光led驱动器能够支持led光亮度的调节。目前调光技术主要有两种：pwm调光、数字调光。pwm(脉宽调制)调光方式是一种利用宽、窄不同的数字式脉冲，反复开关白光led驱动器来改变输出电流，从而调节白光led的亮度。但需要一个专用pwm口，同时会产生人耳听得见的噪声。本设计采用一种新型的数字调光技术。相比pwm控制有明显的优点：将时序信号存储在内部的寄存器中，使数据寄存器输出一连串的控制信号，如果需要改变白光led的亮度，则重新通过en／set对rom进行修改即可，不需要一直给en／set连续的pwm信号来控制白光led的亮度，这个特性大大减轻了微处理器的负担，也减少了噪声。

　　其工作原理如下，en／set的第一个上升沿脉冲开启ic并且初始化设置led电流到最低的549 μa。当最终的时钟序列输入为想得到的亮度级别时，en／set引脚维持高电平来维持装置输出电流在程序设置的级别。当en／set引脚置低toff=480μs以后，装置关闭。整个调光模块可分为四大部分：延时控制，计数器，rom，恒流源。<