People started to show deep concern at Light Emitting Diodes(LEDs) after appearance of high power LEDs. Because of their high efficiency and long life-time, people think they will substitute for large portion of lighting system soon. LEDs are also good at implementing full-color, which interests building, bridge, and lobby designers.
To drive LEDs keeping all good aspects mentioned above, The LEDs driving circuit proposed on this thesis (1)adapted buck-topology for high efficiency, (2)removes transformers and electrolytic capacitors for its long life-time, (3)can implement 15bit full-color by controlling each 5bit of Red, Blue, and Green color. To make main loop stable, peak current detection & constant off-time control method is used. It is a kind of hysteresis bang-bang control method, but it is more specialized to LED drivers, simple, and easily integrated by CMOS process.
The proposed circuit is simulated and fabricated by using Dongbu Hitek 0.35um high voltage BCD process. Since the process doesn't support over AC line voltage, it was inevitable to separate to two chips, consequently, the communication method between two chips is also presented.
The future lighting system must understand human status, analysis the status, and react following data adequately. The proposed LEDs driving circuit will be a pioneer of new lighting era.
고휘도의 LED의 개발로, 조명으로서의 LED가 큰 주목을 받고 있다. LED의 높은 효율, 긴 수명 등이 주 이유인데, 이러한 장점을 모두 살리기 위해서는 구동회로에서 여러가지 고려하지 않으면 안된다.
먼저 (1) 높은 효율을 내기 위해서는 백색광효율은 형광등과 비슷한 수준이지만 색구현에 있어서는 현재의 LED가 큰 강점을 낸 다는 점을 이용하여 자연의 색을 대부분 표현할 수 있는 풀컬러 구동 방법이 필요하며, (2) 또 제 수명을 내기 위해서는 LED의 수명에 훨씬 미치지 못하는 트랜스포머나 전해콘덴서의 사용을 자제해야 한다는 점이다. 또한 현재 가격이 매우 높게 잡혀 있지만 기술의 발전과 함께 가격이 점차 떨어진다고 봤을 때, 구동회로의 가격도 저렴하게 만들 기 위하여 대부분의 회로를 집적화 시켰다.
또한 가정용 AC전원으로 부터 사용할 수 있도록 설계를 하였는데, 높은 효율을 내기 위하여 벅 토폴로지를 사용하였고,집적회로에서 내압을 충분히 견뎌낼 수 있도록 2개의 칩으로 나누었다. 이로 인해 두 칩사이에 통신 설계가 불가피 하게 되었으며 이 역시 본 논문에서 제안하는 내용이다.
이 모든 설계는 동부 하이텍 0.35um High Voltage BCD 공정을 이용하여 시뮬레이션, 레이아웃 하었다.
