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做座负电荷泵白光LED驱动器的设计

发布时间:2021-10-09 21:42:18 阅读: 来源:立丝岩棉板厂家

负电荷泵白光LED驱动器的设计

概述

当前许多便携式消费类电子产品,例如、PDA、MP3播放器、笔记本等都带有显示屏,虽然不同的应用对于显示屏的种类以及大小会有所不同,但对于广大设计人员来说,都需要为其设计背光电路。白光LED被认为是小型手持设备彩色显示器的理想背光源。

驱动白光LED的最简单方法是采用电压源通过一个镇流电阻驱动LED。这种驱动方式请与本公司联系的优点是选择电压源的余地很大,调节器与LED之间只需要一个连接端点。但缺点也同样明显:其一,效率低下,这主要是由于镇流电阻的损耗造成的;其二,LED电流的稳流能力差,控制不精确,由于温漂以及LED的不匹配造成的LED正向电压的变化,将使最终的LED电流产生较大变化,从而影响背光亮度的控制。

因此,理想的白光LED驱动方式是采用恒流驱动,它能避免白光LED由于温漂造成的电流波动,或者由于LED不匹配造成的亮度不均,可以产生一个可控的LED正向电流。此时驱动器不需要输出稳定电压,只需控制流过LED的电流恒定,即可实现可控的亮度控制。

常见拓扑结构比较

LED的发光强度与流过LED的电流有关,电流越大,光强越高。常见数码相机和蜂窝中一般需要2至3个LED作为背光,而PDA中则一般需要3至6个LED背光。可以通过并联或者串联的方式驱动LED,这两种方式各有优缺点:串联方案中LED电流一致,电路控制简单,但需要较高的驱动电压;并联方案的电路较为简单,所需的驱动电压也较低,但LED数目较多时,需要多个控制通道,同时电流的一致性也较差。

LED驱3、对付必要在高温情况下做的实验动器从拓扑结构上分,主要可以分为基于电感的DC/DC驱动器以及基于电容的电荷泵驱动器,当然也有少数LED驱动器采用线性稳压器的驱动架构。由于基于电感的驱动器能够提供比较宽范围的输出电压,效率高,因此在很多设计中均采用基于电感的驱动器结构驱动多个串联LED。而基于电容的电荷泵驱动器省去了所需的外部电感,具有体积小、设计简单、成本低的特点,也比较受欢迎。由于基于电荷泵的LED驱动器只能产生输入电压的倍数(如:1.5倍、25)具有3级管理权限倍),有限的驱动电压使基于电荷泵的LED驱动器常用于并联驱动多个LED。至于采用线性稳压器的LED驱动架构,由于效率较低,并且只能工作于降压条件下,因此应用范围较为受限,无法用于采用单节Li+电池供电的手持设备。本文主要讨论基于电感的DC/DC驱动器和基于电容的电荷泵驱动器这两种常见的拓扑结构。

为适应便携式产品的应用需求,MAXIM提供了多种拓扑结构的LED驱动器,包括基于电感的LED驱动器,以MAX1553-MAX1554为代表,还包括MAX1561、MAX1582等器件;以及基于电容的电荷泵驱动器,以MAX1570为代表,其他产品还有MAX1575、MAX1576等。

MAX1553-MAX1554是一款高效、40V升压转换器,可用于驱动只串联白光LED,为蜂窝、PDA和其它手持设备提供高效率的背光显示。该升压转换器内置40V、低RDSON的N沟道MOSFET开关,大大提高了转换效率并有效延长电池寿命。该器件具有模拟/PWM两种模式的亮度调节方法,独立的使能输测试终了可自动存档、手动存盘入还可用于开/关控制。软启动功能可以有效抑制启动过程的浪涌电流。器件还具有可调节的过压保护电路,当检测到输出过压时,可关断内部MOSFET,从而降低输出电压。

MAX1570分数型电荷泵能够以恒定电流驱动多达5只白色LED,来获得均匀的亮度。MAX1570利用1倍/1.5倍分数型电荷泵和低压差电流调节器,在整个Li+电池供电电压范围内保持最高的效率。MAX1570工作在1MHz固定频率,允许选用小巧的外部元件。经过优化的电流调节结构保证低EMI和低输入纹波。器件可以利用一个外部电阻设置满量程LED电流,两个数字输入控制开/关或选择三级亮度中的一级。器件还可采用脉宽调制(PWM)信号调节LED的亮度。

基于电感的LED驱动器与基于电容的电荷泵型LED驱动器相比,电路结构较为复杂;功率电感的选取对电路性能的影响较大,对很多设计人员来说是一个难点;此外电感体积也较大,比较占用电路板空间。基于电容的电荷泵型LED驱动器仅需少数几个电容,设计较为简单,节省了电路板空间。然而,基于电感的LED驱动器与电荷泵型LED驱动器相比,在效率方面有较明显的优势,MAX1553在LED工作电流范围以内基本可以保持80%左右的效率(见图4a),且效率随电流变化波动较小,而MAX1570电荷泵型LED驱动器的效率在LED的工作电流范围内有较大波动,且轻载时的效率将低于80%。

可见,基于电容的电荷泵型LED驱动器虽然具有设计简单,节省电路板空间等优点,但它相对低的效率却往往限制了器件的运用,尤其对于效率敏感的应用,例如手持设备中的、PDA等产品,人们往往希望电池有足够长的供电时间。针对这一需求,MAXIM推出了新型负电荷泵LED驱动器,与传统的正电荷泵LED驱动器相比,该器件的效率提高了1

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