可調(diào)充電泵輕松解決LED節(jié)能驅(qū)動(dòng)問題

白光LED節(jié)能燈現(xiàn)已遍及應(yīng)用于手持裝備(如手機(jī))上作為彩色LCD屏的背光以及鍵盤燈。彩色LED節(jié)能燈是向用戶陳訴來電和電池充電情況的良好指示器。LED節(jié)能燈的亮度與通過電流成正比，而且電壓必須充足高以使它們導(dǎo)通。如今最盛行的電池是鋰電池，其電壓通常為3.6V左右，但隨著電池放電，電壓會(huì)降落?；谶@些緣故起因，LED節(jié)能燈不能直接用這種電池供電，還必要一個(gè)可調(diào)升壓轉(zhuǎn)換器?？烧{(diào)充電泵管理方案非常盛行，特殊是在總輸出電流低于100mA的簡(jiǎn)單和低本錢應(yīng)用中。

1 差別電流驅(qū)動(dòng)差別LED節(jié)能燈

輸出可調(diào)充電泵，如Catalyst公司的CAT3200-5，是抱負(fù)的LED節(jié)能燈驅(qū)動(dòng)器之一，能在實(shí)現(xiàn)5V穩(wěn)壓輸出的同時(shí)提供最高達(dá)100mA的負(fù)載電流。用于LCD背光的白光LED節(jié)能燈的電流通常為20mA，此時(shí)正向電壓VF約為3.4V。每個(gè)LED節(jié)能燈上的電流通過串聯(lián)電阻來設(shè)置，該電阻也稱為鎮(zhèn)流電阻(見圖1)。這種結(jié)構(gòu)容許在LED節(jié)能燈上并行地通過差別電流。較大的電阻值意味著LED節(jié)能燈上較小的電流。可用公式1來很好地近似得出LED節(jié)能燈上的電流(忽略互連消耗)。

公式1：VOUT=VF+(LED節(jié)能燈電流×RS)

此中，VF是LED節(jié)能燈的正向電壓，RS是串聯(lián)電阻。

輸出電壓VOUT穩(wěn)固在5V，思量到當(dāng)正向電壓VF為3.4V時(shí)LED節(jié)能燈上的電流為20mA，則RS=(5V-3.4V)/20mA，即80歐姆。在這個(gè)例子中，接納了3個(gè)白光LED節(jié)能燈作為體現(xiàn)屏的背光，2個(gè)彩色LED節(jié)能燈(分別是赤色和藍(lán)色)作為指示器。每個(gè)彩色LED節(jié)能燈具有差別的正向電壓特性。赤色LED節(jié)能燈的正向電壓很低，通過20mA的電流時(shí)電壓通常為2.8V。由于指示器LED節(jié)能燈不消于照明，以是其電流比背光LED節(jié)能燈更小。

CAT3200-5充電泵是一種倍壓器，只必要一個(gè)大電容作為積貯容器，將電荷從輸入轉(zhuǎn)移到輸出。這里保舉利用1μF的陶瓷電容。所需的全部外部元件就是別的兩個(gè)1μF電容，分別置于輸入和輸出管腳。

市場(chǎng)上還存在別的的LED節(jié)能燈價(jià)格驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)方案，如電感升壓或電流控制的充電泵。電感升壓驅(qū)動(dòng)器接納一個(gè)電感將輸入電壓升高以驅(qū)動(dòng)幾個(gè)串聯(lián)的LED節(jié)能燈，它的優(yōu)點(diǎn)是能在這些LED節(jié)能燈上提供雷同的電流，但這種結(jié)構(gòu)不得當(dāng)上述應(yīng)用實(shí)例。另一類LED節(jié)能燈驅(qū)動(dòng)器就是電流控制的充電泵，通過利用片上電流調(diào)治器，單獨(dú)的LED節(jié)能燈通道可驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED節(jié)能燈。在這種情況下，LED節(jié)能燈上電流的巨細(xì)由外部電阻來設(shè)置。在更龐大的驅(qū)動(dòng)器中，通過數(shù)字接口可將它編程到芯片內(nèi)里去。這種結(jié)構(gòu)的利益是不再必要鎮(zhèn)流電阻了。既然全部LED節(jié)能燈上的電流都是一樣的，以是這種管理方案也不得當(dāng)我們討論的應(yīng)用。

2 浪涌電流

最關(guān)鍵的標(biāo)題常出如今體系上電時(shí)。當(dāng)“使能”輸入管腳的信號(hào)從邏輯低向邏輯高轉(zhuǎn)換時(shí)，器件導(dǎo)通并開始向大電容充電。結(jié)果在很短時(shí)間內(nèi)輸入電流急劇增大，產(chǎn)生所謂的“浪涌”電流。用來形貌電源管理芯片優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)指標(biāo)就是在監(jiān)控輸入電流方面體現(xiàn)怎么樣。高浪涌電流帶來的風(fēng)險(xiǎn)是內(nèi)部軌電壓(VRAIL)剎時(shí)降落并影響體系運(yùn)行。軌電壓的降落是電源輸出阻抗RS和互連阻抗RINTER的函數(shù)。

體系軌電壓的盤算公式為：VRAIL=VBAT-IIN×(RSINTER，

此中，VBAT為電池電壓，IIN為輸入電流。舉例來說，若串聯(lián)電阻總和為1.5(，浪涌電流為0.5A，則軌電壓為：VRAIL=3.6V-(0.5A×1.5歐姆)=2.85V。

低的電壓卻可導(dǎo)致體系瓦解。一種淘汰電池輸出浪涌電流的要領(lǐng)是增大輸入電容CIN。如許一來，給大電容充電的大部門電流由電容CIN提供，可淘汰浪涌電流。

輸入電流波形體現(xiàn)當(dāng)輸出電壓線性增長(zhǎng)到額定5V時(shí)輸入電流是漸漸上升的。初始的電流毛刺由于只有很短的2μs連續(xù)時(shí)間，以是沒有什么危害，故對(duì)輸入電壓的影響很小。

可調(diào)充電泵為驅(qū)動(dòng)LED節(jié)能燈提供了良好的管理方案，并很容易在PCB板上實(shí)現(xiàn)。當(dāng)選擇這種器件時(shí)，必要思量的一些關(guān)鍵參數(shù)包羅輸出電流巨細(xì)、輸入電壓范疇、上電序次、開關(guān)頻率和低噪聲事變性能。