基于高效的白光LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

自從蜂窩電話(huà)和便攜式游戲機(jī)采用彩色液晶顯示屏后，市場(chǎng)上就出現(xiàn)了對(duì)高亮度純色背景光源的大量需求，白光二極管被認(rèn)為是目前市場(chǎng)上可以獲得的最好的背景光源。本文介紹XC9103和XC6367兩個(gè)系列常用白光LED驅(qū)動(dòng)IC的特點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。

常用驅(qū)動(dòng)電路介紹

圖1為常用的串聯(lián)LED驅(qū)動(dòng)電路原理圖，圖中驅(qū)動(dòng)IC為XC9103系列DC轉(zhuǎn)換器，該電路具有以下特點(diǎn)：

　　1. 可以將白光LED串聯(lián)使用，不論連接的LED數(shù)量有多少，只需一個(gè)電阻就可以向它們提供恒定電流；

　　2.減少了元器件數(shù)量，進(jìn)一步降低了電路的整體功耗；

　　3. 各個(gè)白光LED正向電壓的不同不會(huì)影響白光LED的工作電流；

　　4. 用一個(gè)電阻就可以調(diào)整白光LED的工作電流；

　　5. 幾乎不做任何其它的改動(dòng)，就可以隨意改變白光LED的連接數(shù)量；

　　6. 利用陶瓷電容可以獲得低的紋波噪聲，并延長(zhǎng)電路使用壽命；

　　7. 可以大大節(jié)省電路空間：XC9105和FET+SD都采用SOT23封裝，線(xiàn)圈的最大厚度只有1.2毫米，輸入和輸出電容均采用陶瓷電容。

當(dāng)采用XC9103系列器件時(shí)，可以采用陶瓷電容作為CL電容來(lái)抑制有害的信號(hào)輻射。

圖中的升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器用于輸出驅(qū)動(dòng)LED的恒定驅(qū)動(dòng)電流，LED驅(qū)動(dòng)電流值等于FB控制電壓除以所連電阻的阻值。XC9103的FB控制電壓為0.9V，XC6367的FB控制電壓為1.0V。因此通過(guò)改變電阻值，可以將LED驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整到所需的數(shù)值。DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓等于LED的正向電壓加上FB終端電壓，如果LED數(shù)量大于1時(shí)，輸出電壓為FB終端電壓加單個(gè)LED的正向電壓與LED的數(shù)量的乘積。

圖中LED的驅(qū)動(dòng)電流可以通過(guò)下式計(jì)算：

ILED=VFB /RFB2

上式中ILED為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電流，VFB為FB引腳控制電壓。XC9103的FB控制電壓為0.9V，SC6367的FB控制電壓為1.0V。圖中的RFB2電阻值為47歐姆，因此LED的驅(qū)動(dòng)電流為19mA。效率為L(zhǎng)ED上的電壓降與驅(qū)動(dòng)電流的乘積相對(duì)于輸入電壓與輸入電流乘積的百分比：

VLED×ILED/(VIN×IIN)×100%

其中VLED為L(zhǎng)ED上的電壓降。

當(dāng)采用XC6367系列器件時(shí)不需要RSEN電阻，采用221μF 的鉭電容作為輸出電容CL。

驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置

圖中所列出的外部器件額定值是在VIN=3.0V時(shí)只允許連接4個(gè)白光LED。如果要點(diǎn)亮5個(gè)或5個(gè)以上的白光LED，則必須提高VIN電壓，或選擇額定電流值更高的電感線(xiàn)圈或場(chǎng)效應(yīng)管，并且所選器件的直流電阻要更小。

當(dāng)LED前端電壓Vf=3.5V時(shí)，在白光LED數(shù)量不多于兩個(gè)的條件下，VDD和VCE可以從VOUT得到，此時(shí)可以去掉電容CDD；當(dāng)白光LED數(shù)量在3個(gè)或3個(gè)以上時(shí)，由于VOUT會(huì)超過(guò)10V，因此VDD只能從VIN獲得。

驅(qū)動(dòng)電路的效率計(jì)算公式為：效率(EFFI%)=白光LED上的電壓×白光LED上的電流×100/輸入電壓×輸入電流。LED連接方式的不同，電路的效率也會(huì)有很大的差異。表1為L(zhǎng)ED串聯(lián)和并聯(lián)的效率值比較,可以發(fā)現(xiàn)LED數(shù)量增多，電路的效率就越高，相同LED數(shù)量條件下，串聯(lián)的效率遠(yuǎn)高于并聯(lián)的效率。

如上所述，在輸出端需要把白光LED與電阻串聯(lián)起來(lái)使用。如果使用4個(gè)以上的白光LED，需要選用額定電流值較高的線(xiàn)圈。