LED驅(qū)動器電池供電驅(qū)動器的分類

　　由電池供電的驅(qū)動器的輸人電壓一般低于5V，主要用于在便攜式電子設(shè)各中驅(qū)動小功率及*率白光LED，它主要分為采用電感式升壓DC／DC變換器、電荷泵和基于LDO電路的驅(qū)動器。過去只有電感式升壓DC／DC變換器可輸出較大的電流，近年來，電荷泵的輸出電流已從幾百毫安上升到1.2A，并且兩者在轉(zhuǎn)換效率上也不相上下。采用LD0作為白光LED驅(qū)動器的情況較少，但它具有無須外圍組件及價位低的優(yōu)點，其缺點是轉(zhuǎn)換效率略低，并且其電池往往不能用到終止放電電壓時就要充電。這種驅(qū)動器主要用于1節(jié)鋰離子電池的場合，并需采用正向電壓UF低的白光LED?？梢杂米鲭姵毓╇婒?qū)動白光LED的集成器件品種較多，大致分為恒流源、電荷泵和電感式升壓開關(guān)變換器三種類型。

　?。?）恒流源
　　絕大多數(shù)LCD背光照明裝置配有亮度控制器，以便在使用中根據(jù)環(huán)境光線的強弱進行相應(yīng)調(diào)節(jié)。由于白光LED的光子發(fā)射源于電子、空穴對的復(fù)合，故其發(fā)射速率及發(fā)光強度均與白光LED的正向電流成比例。為此可控恒流源應(yīng)是實現(xiàn)亮度控制最簡單的方案；但因白光LED的“色溫”也同工作電流直接有關(guān)，這類控制方案會使光源在整個亮度調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的顏色一致性變得很差，故僅能用于對于顏色保真度要求很低的場合，因此LCD背光源大多采用脈寬調(diào)制（PWM）電源供電以避免這一“色偏”問題。

　　從實用的角度來看，對于電源電壓較高的車載電子設(shè)備，由于多個白光LED可以串聯(lián)使用，所以采用配有脈寬調(diào)制器的集電極開路（OC）或電流鏡輸出級即可構(gòu)成簡單的白光LED驅(qū)動器。

　　在電源電壓較為有限的應(yīng)用場合，多個白光LED只能以并聯(lián)方式工作。此時，按照傳統(tǒng)的設(shè)計方法，通常需為每個白光LED配各獨立的限流電阻，以克服白光LED正向壓降一致性差，不可直接并聯(lián)工作的弊端；不過目前多已改用集成恒流源為白光LED供電，這可以消除由電源電壓變動所造成的不利影響。

　?。?）電荷泵
　　白光LED的正向壓降可高達4V，但是目前的大量便攜式電子設(shè)備多以單一鋰電池供電，
此時已經(jīng)無法再由設(shè)各電源直接驅(qū)動白光LED，而必須借助于各類電源變換器件?？梢杂米霭坠釲ED驅(qū)動器的電源變換器件有不少種類，其中以電壓輸出型電荷泵電路最為簡單。典型的如LM3354開關(guān)電容式變換器的電源電壓范圍為2.5～5.5V，輸出電壓有一系列標(biāo)稱值可供選擇，用做白光LED驅(qū)動器時應(yīng)選用標(biāo)稱輸出電壓為4.1V的LM3354。LM3354的開關(guān)頻率為1MHz，故而可以采用容量較小的泵電容；LM3354的最大輸出電流為90mA，帶有片內(nèi)過熱保護電路，靜態(tài)電流為475μA，關(guān)斷狀態(tài)電流為5μA?？刂瓢坠釲ED亮度的脈寬調(diào)制信號可由器件的關(guān)斷控制（SD）端送人，其重復(fù)頻率應(yīng)在60Hz以上，以免白光LED產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，但也不宜超過200Hz，以保證開關(guān)電容器具有足夠的放電時間。

　　白光LED用恒流源供電，有利于抑制由電源電壓變動所造成的不利影響，為此IC制造商提供了各類電流輸出型電荷泵電路以供選用，如LTC3200開關(guān)電容式變換器，它的反饋閾值電壓可由“引腳編程”方式設(shè)定為200mV、400mV或600mV（第四種編程組態(tài)為“關(guān)斷”）；若以PWM信號令其間歇進入關(guān)斷狀態(tài)，便可平滑調(diào)節(jié)白光LED的亮度而不致產(chǎn)生明顯的“色偏”。LTC3200開關(guān)電容式變換器的工作頻率為1.5MHz，電源電壓為2.7～4.5V時的最大輸出電流為125mA，它可以同時驅(qū)動8個白光LED。LTC3200-5電壓輸出型電荷泵的體積較為小巧，而且僅需一個開關(guān)電容。其工作電壓為3～4.4V，工作頻率為2MHz，輸出電流可達100mA。因其額定5V輸出電壓偏高，因而限流電阻壓降亦偏大，對整體電源變換頻率有一定的影響。

　　SC600電壓輸出型電荷泵包括4～4.5V／120mA與4.5～5V／60mA等多種輸出規(guī)格，電源電壓范圍為2.7～6.5V。它利用“引腳編程”方式切換工作頻率，在8～650kHz范圍內(nèi)共分四擋，由此可以調(diào)整輸出電流。其最大特色在于當(dāng)電源電壓超過某個閾值時，電路會自動切換內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)以取得更高的電源變換頻率。其切換閾值具有80mV的“回差”，以防止切換過于頻繁而造成較大的輸出紋波。

　　電流輸出型電荷泵LM2794可以用電流鏡作輸出級，因而可以省去限流電阻，但會增加器件功耗。LM2794具有四路電流輸出，每路20mA；若欲調(diào)整白光LED亮度，仍可在其關(guān)斷控制端加入脈寬調(diào)制信號，也可采用引入外部電流的方式改變其反饋閾值。LM2794電源的電壓范圍為2.7～5.5V，電壓超過大約4.7V時會自動切換內(nèi)部電路，改以“直通”方式工作；其切換閾值也有250mV左右的回差，以防輸出紋波惡化。LM2794的外形尺寸僅為2mm×2.4mm×0.84mm，是同類器件中體積最小的。

　　S8813與LM2794結(jié)構(gòu)相近，但其恒流原理屬脈沖頻率調(diào)制型。這種恒流方式對于變換效率、性能的提高有好處，但有一定的開關(guān)噪聲。器件的典型工作頻率約為600kHz，具有三路電流輸出，每路5～18mA。

　　（3）電感式升壓開關(guān)變換器
　　電感式升壓開關(guān)變換器以電感器作為儲能元件，它在電壓提升的效能方面優(yōu)于電荷泵。用做白光LED驅(qū)動器的電感式升壓開關(guān)變換器多為電流輸出型。

　　目前，小功率集成電感式升壓開關(guān)變換器多已帶有作為功率開關(guān)的片內(nèi)N溝道MOSFET，但是其儲能電感通常仍需外接。MAX1848的開關(guān)頻率為1.2MHz，其輸人電壓為2.6～5.5V時，最高輸出電壓可達13V，是以驅(qū)動2～3個串聯(lián)的白光LED。MAX1848還可同時驅(qū)動3路并聯(lián)負載，每路負載包括2個串聯(lián)的白光LED。此應(yīng)用需要配用3個采樣電阻，各路負載的電流匹配情況并不令人滿意。

　　LT1937電感式升壓開關(guān)變換器的片內(nèi)功率開關(guān)耐壓高達36V，可以驅(qū)動由6個白光LED串聯(lián)組成的單路負載。其采樣電阻壓降約為100mY，調(diào)整采樣電阻的阻值可將輸出電流設(shè)定為5～20mA。白光LED的亮度調(diào)整，可采用在反饋節(jié)點引人外加控制電流或?qū)⒚}寬調(diào)制信號送人關(guān)斷控制端這兩種方法來完成。

　　屬于電感式升壓變換器的同類器件的還有LM2704和LX1993。LM2704可以在2.2～7V電源下工作，最高輸出電壓為20V，輸出電流為20mA，可驅(qū)動兩路共計8個白光LED。其特點在于片內(nèi)功率開關(guān)峰值電流可達0.5A，導(dǎo)通電阻僅有0.7Ω，故電源變換效率較高，同時易于解決小型封裝器件的散熱問題。LXl993能以20mA的輸出電流驅(qū)動單路4個白光LED，其優(yōu)點在于電源電壓可以低至1.6V。