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1、 提升电源调节器驱动白光LED的电路 白光LED的应用使闪光灯进入更新型的应用领域，它所显出的可靠性、耐久性以及白光LED的功耗控制能力使这些器件极具吸引力。在采用白炽灯时，对器件的电源管理只是简单的开关切换。然而白光LED不能直接采用闪光灯中的电池进行工作，因为它要求的电压是介于2.8V和4V之间的，而相比之下电池电压只有1.8V~3V。电源管理的复杂性有所增加，因为白光LED的光输出与电流相关，而白光LED的特征与电压呈现出极端非线性的关系。解决此问题的方法之一是提高电源的电流限制能力。 采用提升电源调节器驱动白光LED的电路如图1所示。提升电源调节器TPS6200×可以产生白光LED所需要的高电压。内部升压功率级可连接VIN与PGND端，从而为输出引脚L提供电流。此电路通过打开输出端开关进行工作，从而可以连接电感器L1上的电池电压。一旦电感器L1储存了足够的能量，输出端开关立即关闭。电感器电流可驱动开关节点切换到负极，并驱动输入端的能量转移到输出电容器C1中。由于输出端与输入端的开关是MOSFET管，因此压降低于二极管方案，从而可以实现高的效率。调节器TPS6200×通过检测电阻器能监控流经白光LED的电流，同时将检测电压与内部的0.45V参考电压进行对比，以实现调节功能。因此，电流与照度是检测电阻器电压的函数。虽然TPS6200×的内部参考电压比其他大多数变换器的电压要低，但也会造成功率损耗。在采用2.8~4V的白光LED电压时，其效率将降低10%~14%。应通过降低电阻器的阻值并采用放大器实现低电压，以降低这种损耗。 图1 提升电源调节器驱动白光LED的方案 图2示出了在350mA电流调整点时的负载电流调节与升压电压的效率曲线。在正常的电池电压范围内，工作效率可达到80%以上，但是随着电池电压降低到寿命终点值，效率会降低。另外，图2还说明了有无检测电阻的影响。在输入电压较高时，效率接近95%，而在输入电压较低时，效率将降到80%。曲线的趋势源自两个相关的效应：一是在高输入电压下，输入电流和开关电流较低，因此传导和开关损耗较低；二是与自耦变压器极其类似，升压功率级不处理总输入功率。功率级处理的功率量与升压电压相关，或者与输入电压和白光LED电压之间的压差相关。在此设计中，白光LED的电压大约为8.7V，因此，在8.2V的高压线路上，功率级只处理功率的6%[（8.7-8.2）/8.7]。在电流高得多的低压线路上，功率级要处理8.2V时的4倍功率，即24%的功率。 图2 电路的效率曲线 2、 白光LED的控制电路 白光LED为电流驱动器件，光输出强度由流过LED的电流决定。图3所示的是由电压源和限流电阻构成的一种简单偏置电路，流过白光LED的电流由下式确定： IDIODE=（VCC-VF）/（RLIM+RDS（ON）） （1） 图3 LED偏置电路 这种方式的成本较低，但要求不同二极管的正向电压VF要一致。图4、图5表示25℃时白光LED的正向电压（典型值）与导通电流的关系曲线。从电流指标可以看出，对于GaAsP白光LED，VF可以上升到2.7V（+40%）；对于InGaN白光LED，VF可以上升到4.2V（+20%）。如果系统中需要多只白光LED，如移动电话背板显示器采用8只白光LED，则按照图6的设计方案将需要多个限流电阻，占用较大的线路板面积。 图4 典型GaAsP正向电压与导通电流的对应关系 图5 典型InGaN正向电压与导通电流的对应关系 图 6 利用MAX1910/MAX1912电荷泵实现电流调节的电路 如果将VCC增大到VF的10倍以上，可以减少VF变化的影响，但耗电较多，不符合电池供电产品的需求。对于采用单节锂离子电池供电的系统，锂离子电池电压的变化范围为3~4.2V。如果白光LED的偏置电路只是简单地由锂离子电池和限流电阻组成，输出亮度将会产生明显的变化。合理的方案应该是采用电流偏置电路。 （1） 电流偏置电路 电流偏置电路实际上是用一个电流源为白光LED提供偏置。如果电流源具有足够的动态范围，这种偏置方式将不受VF变化的影响。图7为电流偏置方案的原理图。该电路将图3中的限流电阻用电流源替代。光输出强度与电源和正向电压无关，只要有足够的电源电压为LED提供偏置即可。在图7中，Q1为使能控制开关。 图7 电流偏置方案的原理图 MAX1916为专用白光LED驱动集成电路，它提供了一种先进的白光LED电流偏置电路。MAX1916在微型SOT-23封装内集成了三组电流源，流过RSET的电流镜像到三个输出端，如图8所示。

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（2）       用电荷泵升压变换器驱动白光LED的方案

    正向电压为8.5~4.2V(在20mA电流下)的白光LED通常需要升压变换器，可以用电荷泵（如MAX682~MAX684）与MAX1916共同构成这种白光LED的驱动电路，如图10所示。MAX682~MAX684能够将2.7V的输入电压转换为5.05V输出，输出电流能够分别达到250mA、100mA和50mA。利用MAX684的关断控制引脚或MAX1916的使能控制引脚可以关闭白光LED。在图10所示电路中，MAX684在关断模式下，电源电流降至22μA；RSET=43kΩ时，白光LED的电流为22mA。


图10  采用电荷泵升压电路控制三只LED

图11所示的是利用电荷泵构成的白光LED电流控制电路，反馈调节电压的典型值为1.235V， Ipk=1.235/RSENSE，选用24Ω的检流电阻能够为白光LED提供50mA电流。当电荷泵工作时，输出电压上升至白光LED的开启电压，白光LED开始导通。白光LED的典型正向电压为8.5×（1±0.1）V，加上反馈调节电压，MAX1759的输出端提供的偏置电压为4.735V。该电路输出电压的纹波在40mV以内，不会导致白光LED的输出产生明显变化，通常人眼觉察不到。另外，图11所示电路在关断状态下时输入与输出之间没直流通路。


图11 用电荷泵构成的白光LED电流控制电路

（3）       基于电感变换器的白光LED驱动解决方案

    MAX1848将升压变换器与电流控制电路集成在6引脚SOT-23封装内，利用电流检测驱动三组白光LED，每组包括三只串联连接的白光LED，如图12所示。输入电压范围为2.6~5.5V，MAX1848利用电压反馈结构调节流过白光LED的电流，较小的检流电阻（5Ω）有利于降低功耗，保持较高的转换效率。模拟控制器用于控制所有白光LED的亮度。在典型应用电路，L1=33μH，CCOMP=150nF，COUT=1.0μF，RSENSE=5Ω。白光LED的电流由控制电压确定，IOUT=VCTRL/（18.33×RSENSE）。


图12  用基于电感的电流调节器驱动多只LED

白光LED的亮度可以通过MAX1848的CTRL引脚的D/A变换器调节或电位器分压电路调节，电压控制范围为+250mV~+5.5V，将控制引脚接地可实现关断。负载功率为800mW时，电路转换效率达88%。

    MAX1916内部配置三路可调电流源结构，可控制多种LED；直接采用单节锂离子电池供电，可驱动红光、绿光或黄光GaAsP LED；配合电荷泵升压变换器，MAX1916还可用于驱动白光InGaN LED。对于有更高功率要求的应用，需采用基于电感的MAX1848，外部只需要极少的元件，输出功率为800mW时转换效率达88%。

（4）       由MAX1984构成的白光LED驱动电路

    MAX1984的主要特点为：采用转换效率高于95%的升压式同步整流DC/DC变换器，并且无需外部肖特基二极管，工作频率为1MHz，可减小电感及电容的尺寸；驱动器总的效率高达90%；可驱动8只白光LED，其电流不匹配最大值为8%；可设定白光LED的最大电流；有三种方式可调节白光LED的亮度；可选择某些白光LED亮、某些不亮；可关闭白光LED控制，在关闭状态下静态电流为0.1A（典型值）；有独特的0.5mAV LED测试模式；内部有过压保护；工作电压范围为2.7~5.5V；有低压锁存功能（2.4V）；采用20管脚小尺寸4mm×4mm QFN封装；工作温度为-40~+85℃。

    MAX1984的典型应用电路如图13所示，这是一个驱动8只白光LED的电路。有关能数的计算及组件的选择如下：


图13  MAX1984的典型应用电路

①     亮度调节。白光LED的发光亮度能通过SETI端的电流进行选择（15%~100%）。有三种调节模式：DPWM模式、模拟电压模式及2位或3位并行控制模式。

·最大白光LED电流ILEDC（FS）的设定。最大白光LED电流ILEDC（FS）由SETI端来设定，SETI端接IN端时，ILED（FS）=18mA；SETI端接GND端，白光LED电流为0.5mA。SETI端接电阻RSETI时，ILED（FS）与RSETI阻值的关系为

ILED（FS）=12+0.75KVref/RSETI      (4)

式中：K=3851，Vref=1.25V。

·DPWM模式调节。将MODE端及BITC端接IN端，BITB端悬空，DPWM信号由BITB端输入。这时白光LED的电流ILED由下式决定：

ILED=D×ILED（FS）                      （5）

式中：ILED（FS）是由SETI端设定的电流值；D是DPWM信号的占空比。

    平均电压的获得是通过内部的一个RC滤波器实现的，其时间常数为0.1ms，它适用于DPWM频率为10kHz~2MHz的情况。若采用更低的频率，则需要在BITB端外接一个电容CEXT到地，以增大其时间常数。DPWM的占空比为20%~100%。在DPWM模式下，当D小于5%且BITC端接低电平时，它进入关闭模式。

·模拟电压模式调节。将MODE端、BITA端及BITC端连接到IN端，直流控制电压从BITB端输入，该电压为140mV~0.75Vref(Vref=1.25V)。

·3位或2位并行控制模式。在3位

carina

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TJK1982

专业,来点通俗的

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高人太多了：）
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