驅(qū)動白色LED背景照明的微型穩(wěn)壓器

引言

手持信息家電中彩色LCD顯示的出現(xiàn)引發(fā)了對微型、明亮的白色背景照明的需求。幸運(yùn)的是最近商品化的高亮度白色LED能提供理想的解決方案。這些微型LED能提供充足的白色光而沒有脆度問題，和通常用在筆記本計(jì)算機(jī)中的熒光背景照明有關(guān)的成本問題。然而，它們卻有一個(gè)問題——白色LED的正向電壓可高達(dá)4V，這不能直接用單節(jié)鋰離子電池為它們供電。

本文描述了升壓和調(diào)節(jié)鋰離子電池電壓為白色LED供電的幾種不同電路。這些電路能為驅(qū)動多個(gè)白色LED提供足夠的功率并且足夠小地適用于蜂窩電話和掌上計(jì)算機(jī)。

電路描述

圖1示出一個(gè)很小的電荷泵DC/DC變換器，它能為4個(gè)白色LED供電，每個(gè)正向電流需15mA用于背景照明。在此應(yīng)用中所用的LTC1754-5是一款微型器件，它不用任何電感器即能給出穩(wěn)壓的5V輸出。整個(gè)電路所占電路板空間小于0.1in2（不包括LED）而且可直接由鋰離子電池供電。

可以用LTC1682構(gòu)成恒流背景照明電源。這種結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)：第一，它直接控制LED電流而與LED上的正向壓降無關(guān)；此外，LTC1682的輸出由片上線性穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，使得輸出到LED的電壓有非常低的噪聲。輸出紋波小于4mV并消除了在靈敏蜂窩電話應(yīng)用中的危險(xiǎn)的RF干擾。單節(jié)鋰離子電池LTC1682的大電流輸出可為5個(gè)并聯(lián)LED（每個(gè)15mA）供電。具體電路示于圖2。

對于需要更多白色LED或較高效率的應(yīng)用，可用LT1615升壓變換器來驅(qū)動串聯(lián)連接的LED。圖3所示的高效率電路可為8個(gè)LED提供恒流驅(qū)動。驅(qū)動8個(gè)串聯(lián)的白色LED需要有29V左右的輸出，而由于在LTC1615內(nèi)部36V、350mA開關(guān)變換器，因而做到這樣是可能的。電路的恒流設(shè)計(jì)保證相同的LED電流流經(jīng)所有的串聯(lián)LED，并與各LED之間正向壓差。盡管此電路設(shè)計(jì)工作在單鋰離子電池（2.5V～4.2V），但LT1615也能工作在1V輸入。

亮度控制

把PWM信號加到任何背景照明電路的SHDN引腳均可控制LED的亮度。因?yàn)樵谶@些DC/DC變換器中含有“soft-start”（“軟啟動”）電路，所以在SHDN引腳變高態(tài)之后輸出電壓不能立即上升。因此，建立PWM信號的范圍為200Hz，PWM信號太快會使亮度控制呈現(xiàn)非線性，而太慢會觀察到閃爍。也可以在DC/DC變換器的輸出和地之間放置一個(gè)電阻，（與LED負(fù)載并聯(lián)）使在停機(jī)期間對輸出放電。所選擇的電阻在DC/DC變換器工作時(shí)應(yīng)消耗大約1mA的電流。用LTC1682時(shí)不需要并聯(lián)電阻，因?yàn)樗鼉?nèi)部包含了放電電路。

作為用PWM控制的另一種選擇，DAC輸出也可以用來控制圖2和圖3中LED的亮度。如圖4所示，用DAC輸出來控制LED的亮度是靠改變RPROGRAM上的電壓。由于穩(wěn)壓器將保持反饋電壓恒定，所以改變DAC電壓將影響流經(jīng)LED的電流。DAC電壓越低亮度就越高，而高DAC電壓使LED亮度變低。

結(jié)語

本文給出幾種適合驅(qū)動白色LED的微型升壓變換器實(shí)例。這些電路包含合乎需要的特性，如恒流LED驅(qū)動、低噪聲（對于蜂窩電話應(yīng)用是重要的）、亮度控制和低電壓輸入（LT1615）。