白光LED驱动器详解.doc

白光LED驱动器详解摘要:第一代白光LED驱动器采用限流电阻进行电流匹配以补偿正向电压的差异从而保证白光LED亮度的一致性。也就是说白光LED驱动器必须具备以下功能即使电池的输出电压下降驱动器也能够为白光LED提供充足的正向电压VF。1、白光LED驱动器的要求驱动器可以看作是向白光LED供电的特殊电源可以驱动正向压降为3.04.3V的白光LED并根据需要驱动串联、并联或串并联的多个白光LED满足驱动电流的要求。对驱动器的主要要求如下①为满足便携式产品的低电压供电驱动器应有升降压功能以满足13节充电电池或1节锂离子电池供电的要求并要求工作到电池终止放电电压为止。②驱动器应有高的功率转换效率以提高电池的寿命或两次充电之间的时间间隔。目前高的可达8090一般可达到6080。③在多个白光LED并联使用时要求各白光LED的电流相匹配使亮度均匀。④功耗低静态电流小并且有关闭控制功能在关闭状态时一般静态电流应小于1μA。⑤白光LED的最大电流ILED可设定使用过程中可调节白光LED的亮度亮度调节。⑥有完善的保护电路如低压锁存、过压保护、过热保护、输出开路或短路保护。⑦小尺寸封装并要求外围组件少而小使所占印制板面积小。⑧对其他电路的干扰影响小。⑨使用方便价位低。2、驱动器的分类从供电电压的高低可以将驱动器分成三类由电池供电电压一般低于5V主要用于便携式电子产品驱动小功率及中功率白光LED它主要采用升压式DC/DC变换器或升压式或升降压式电荷泵变换器少数采用LDO电路的驱动器大于5V供电如6V、9V、12V、24V或更高由稳压电源或蓄电池供电它主要用降压式可升降压式DC/DC变换器直接由市电110V或220V或相应的高压直流电如40400V供电主要用于驱动大功率白光LED采用降压式DC/DC变换器驱动电路。过去认为有电感的升压式DC/DC变换器可输出较大的电流。近年来电荷泵式驱动器可输出的电流已从几百毫安上升到1.2A并且两者在转换效率上也不相上下。对于采用LDO电路的驱动器无需外围组件及价位低是它的优点其缺点是转换效率略低并且电池往往不能用到终止放电电压就要充电。这种驱动器主要用于1节锂离子电池的场合并需用正向电压低的白光LED。可以用作白光LED驱动电源的集成器件品种较多大致分为恒流源、电荷泵和开关电源三种类型。1恒流源绝大多数LCD背景照明装置都配有亮度控制器以便使用中根据环境光线的强弱进行相应调节。由于LED的光子发射源于电子、空穴对的复合故其发射速率以及发光强度均与LED的正向电流成比例。为此可控恒流源应是实现亮度控制最简单的方案。但因白光LED的“色温”也与工作电流直接有关这类控制方案会使光源在整个亮度调节范围内的颜色一致性变得很差故而仅能用于按钮照明之类对于颜色保真度要求很低的场合。LCD背光装置则大多采用PWM电源为LED供电以避免这一“色偏”问题。从实用的角度来看对于电源电压较高的车载设备由于多个白光LED可以串联使用所以采用配有脉宽调制器的集电极开路OC或电流镜输出级即可构成简单的LED驱动器。在电源电压较为有限的应用场合多个白光LED只能以并联方式工作。此时按照传统的设计方法通常需为每只白光LED配备独立的限流电阻借以克服白光LED正向压降一致性差以及不可直接并联工作的弊端。不过目前多已改用集成恒流源为白光LED供电可以消除电源电压变动所造成的不利影响。MAX1916和LX1190是两种较为常见的恒流源集成电路。2电荷泵白光LED的正向压降可以高达4V但是目前的大量手持电子设备多以单一锂电池供电此时已经无法再由设备电源直接驱动白光LED而必须借助于各类电源变换器件。可以用作白光LED驱动器的电源变换器件包括不少种类其中应以电压输出型电荷泵电路最为简单。此类典型的器件有LM3354型开关电容变换器其电源电压范围为2.55.5V输出电压有一系列标称值可供选择用作白光LED驱动器时应选择4.1V标称输出电压。LM3354的开关工作频率为1MHz故而可以采用较小的开关电容器。LM3354的最大输出电流为90mA带有片内过热保护电路静态电流与关断状态电流分别为475μA和5μA。控制白光LED亮度的脉宽调制信号可由器件的判断控制SD端送入其重复频率应在60Hz以上以免LED产生闪烁现象但也不宜超过200Hz以保证开关电容器具有足够的放电时间。白光LED以恒流源供电有利于抑制电源电压变动所造成的不利影响目前也确有不少电流输出型电荷泵电路可供选用。LTC3200的反馈阈值电压则可由“引脚编程”方式设定为200mV、400mV或600mV第四种编程组态为“关断”若以PWM信号令其间歇进入关断状态便可平滑调节白光LED的亮度而不致产生明显的“色偏”。LTC3200的工作频率为1.5MHz电源电压为2.74.5V时最大输出电流为125mA可以