PPG 센서를 위한 고효율 LED 드라이버 회로 설계
High Efficiency LED Driver Circuit Design for PPG Sensors
초록/요약
본 논문에서는PPG(Photoplethysmography) 센서 애플리케이션을 위한 넓은 작동 범위, 빠른 안정화 및 정확한 전류 소싱 기능이 있는 고효율 LED 드라이버를 제안한다. 제안된 NMOS 저항 어레이와 RC 시정수 기반 교정 회로는 공정 변동에 대해 0.5% 미만의 오차로 목표 LED 구동 전류를 정밀하게 제어한다. 펄스폭 변조(PWM) 기반 부스트 컨버터 루프의 빠른 안정화를 위해 펄스폭 예측 기법을 제안하고 안정화 시간을 크게 향상시킨다. 또한 제안하는 LED 드라이버 회로는 전력 효율을 높이기 위해 LED가 듀티 사이클 동작할 수 있도록 설계되었다. 제안된 LED 드라이버 회로는 180nm CMOS 공정으로 설계되었으며, 녹색/적색/적외선 LED 구동 전압, 0.1%~100% 출력 듀티 사이클 및 1mA~100mA 구동 전류를 지원한다.
more초록/요약
This paper presents a wide operating range, fast settling, and accurate current sourcing LED driver for PPG (Photoplethysmography) sensors application. Proposed NMOS resistor array and RC-time constant based calibration circuit precisely controls target LED driving current with less than 0.5% error over process variations. For the fast settling of pulse-width modulation(PWM) based boost converter loop, pulse-width predictor technique is proposed and greatly improves the settling time. Also, the proposed LED driver circuit is designed to enable duty cycle operation of LEDs to improve power efficiency. The proposed LED driver circuit is designed in 180nm CMOS process, supporting green/red /infrared LED driving voltage, 0.1%~100% duty-cycling and 1mA~100mA driving current. Keywords - PPG sensor, LED driver, current calibration, boost converter, fast settling
more목차
Ⅰ 서론 1
Ⅱ 본론 2
1. 제안하는 LED 드라이버 회로 2
1.1. 정밀한 LED 전류 제어를 위한 교정기 설계 4
1.1.1. NMOS 저항 어레이 4
1.1.2. NRA 교정기 6
1.2. 빠른 안정화를 위한 예측기 설계 11
1.2.1. 부스트 컨버터 11
1.2.2. 펄스폭 예측기 14
Ⅲ 구현 및 결과 16
Ⅳ 결론 19
참고문헌 20
Abstract 22
