Si-Metrix 를 이용한 LED Driver Analog IC circuit 설계

소개

Si Metrix (아날로그 회로 설계 툴)를 이용하여 LED 드라이버 회로를 직접 설계하였습니다.
구조는
1) Start Up circuit
2) Current Mirror
3) Regulator
4) Cascode
5) Feed back
6) Load
순으로 구성되어 있으며, 각 단계마다 회로 설명이 첨부되어 있습니다.

목차

■ 설계 개요

1. 설계 주제

2. Background

2. 1 LED 원리 및 구조

2. 2 LED 작동 특성

2. 3 LED 색깔의 종류


■ 설계 세부 내용

1. 설계 필요성 및 목표

2. 설계 구동원리 및 방식

2. 1 PMW

2. 2 아날로그 디밍(Dimming)

2. 3 정전류 구동

3. 설계 요소

4. 시장 조사 및 기술 현황

5. 설계 진행 과정

6. 설계 세부 사항
6.1 블록 맵
6.2 블록별 세부사항
1) 스타트업 회로
2) 커렌트미러
3) 피드백을 통한 정전류
4) 폴디드 캐스코드
5) 오피엠프를 이용한 궤환
6) 캐스코드
7) 구동회로
7. Reference

본문내용

1. 설계 주제
LED를 사용한 스탠드에 맞게 LED Driver IC를 설계한다.

2. Background
2. 1 LED 원리 및 구조
◎ LED발광원리
LED는 p-n junction을 사용하여 빛을 내는 구조를 지니고 있다. 반도체를 설계할 때 불순물을 넣어서 각각 N-type과 P-type의 반도체를 만들 수 있다. 여기서 N-type 반도체는 전자가 Majority Carrier가 되도록 하고, P-type은 전공(Hole)이 Majority Carrier가 되도록 만든 것이다. 이 N-type과 P-type의 반도체를 접합하게 되면 한쪽은 전공이 Major가되고 다른 한쪽에는 전자가 Major가 된다. 이것들을 강제적으로 만나게 할 경우 전자와 전공이 결합하면서 그 둘 사이의 에너지 차이가 생기는데 이것이 빛으로 전환되는 것을 LED라 한다.

<중 략>

두개의 TR에서 왼쪽편에 흐르는 전류 I1과 오른쪽에서 흐르는 I2가 항상 같다고 해서 CURRENT MIRROR라고 한다.
차동증폭회로에서 부하를 그냥 저항으로 사용하게 되면 공급되는 전압에 따라 콜렉터 전류값이 달라진다. 그에 비해 CURRENT MIRROR회로를 사용하게 되면 공급전압이 상관없이 항상일정한 전류가 콜렉터에 공급됩니다. 즉 공급전압변동에 상관없이 안정된 동작을 하는 것입니다.

3) 피드백을 통한 정전류
1번 쪽에서 mosfet에 전압이 인가되어 전류가 흐르게 되고 Q5의 전류가 흐르면서 A지점의 전압이 올라간다. 해서 Q8의 전류가 형성되고 B에 전압이 차서 Q9의 전류가 높아진다. 그러면 A지점의 전압을 빼오는 형태가 돼서 Q8의 게이트 전압이 낮아져서 다시 전류가 낮아진다. 이를 반복하게 되면 어느 일정한 전류에 머무르게된다. 이 전류가 Q7으로 흐르게 됨으로써 정전류를 생성할 수 있다.

참고자료

· LED_driver에서의_정전류_및_정전압_제어의_비교_연구[1]-한국에너지기술연구원-한수빈외 4명
· 제곱근_회로를_이용한_온도와_공급_전압에_둔감한_CMOS_정전류원_(_A_Temperature_and_Supply_Insensitive_CMOS_Current_Reference_Using_a_Square_Root_Circuit_) 이철희 외 3명
· DC 파라메터 검사 시스템 설계에 관한 연구 신한중외 2명
· 마이크로 전자회로 Sedra Adel