白光led驱动电源电路图

1、提升电源调节器驱动白光LED的电路

白光LED的应用使闪光灯进入更新型的应用领域,它所显出的可靠性、耐久性以及白光LED的功耗控制能力使这些器件极具吸引力。在采用白炽灯时,对器件的电源管理只是简单的开关切换。然而白光LED不能直接采用闪光灯中的电池进行工作,因为它要求的电压是介于2.8V和4V之间的,而相比之下电池电压只有 1.8V~3V。电源管理的复杂性有所增加,因为白光LED的光输出与电流相关,而白光LED的特征与电压呈现出极端非线性的关系。解决此问题的方法之一是提高电源的电流限制能力。

采用提升电源调节器驱动白光LED的电路如图1所示。提升电源调节器TPS6200×可以产生白光LED所需要的高电压。内部升压功率级可连接VIN与PGND端,从而为输出引脚L提供电流。此电路通过打开输出端开关进行工作,从而可以连接电感器L1上的电池电压。一旦电感器L1储存了足够的能量,输出端开关立即关闭。电感器电流可驱动开关节点切换到负极,并驱动输入端的能量转移到输出电容C1中。

由于输出端与输入端的开关是MOSFET管,因此压降低于二极管方案,从而可以实现高的效率。调节器TPS6200×通过检测电阻器能监控流经白光LED 的电流,同时将检测电压与内部的0.45V参考电压进行对比,以实现调节功能。因此,电流与照度是检测电阻器电压的函数。虽然TPS6200×的内部参考电压比其他大多数变换器的电压要低,但也会造成功率损耗。在采用2.8~4V的白光LED电压时,其效率将降低10%~14%。应通过降低电阻器的阻值并采用放大器实现低电压,以降低这种损耗。

白光led驱动电源电路图

图1 提升电源调节器驱动白光LED的方案

图2示出了在350mA电流调整点时的负载电流调节与升压电压的效率曲线。在正常的电池电压范围内,工作效率可达到80%以上,但是随着电池电压降低到寿命终点值,效率会降低。另外,图2还说明了有无检测电阻的影响。在输入电压较高时,效率接近95%,而在输入电压较低时,效率将降到80%。曲线的趋势源自两个相关的效应:一是在高输入电压下,输入电流和开关电流较低,因此传导和开关损耗较低;二是与自耦变压器极其类似,升压功率级不处理总输入功率。功率级处理的功率量与升压电压相关,或者与输入电压和白光LED电压之间的压差相关。

在此设计中,白光LED的电压大约为8.7V,因此,在8.2V的高压线路上,功率级只处理功率的6%[(8.7-8.2)/8.7]。在电流高得多的低压线路上,功率级要处理8.2V时的4倍功率,即24%的功率。

白光led驱动电源电路图

图2 电路的效率曲线

2、白光LED的控制电路

白光LED为电流驱动器件,光输出强度由流过LED的电流决定。图3所示的是由电压源和限流电阻构成的一种简单偏置电路,流过白光LED的电流由下式确定:

IDIODE=(VCC-VF)/(RLIM+RDS(ON)) (1)

白光led驱动电源电路图

图3 LED偏置电路

这种方式的成本较低,但要求不同二极管的正向电压VF要一致。图4、图5表示25℃时白光LED的正向电压(典型值)与导通电流的关系曲线。从电流指标可以看出,对于GaAsP白光LED,VF可以上升到2.7V(+40%);对于InGaN白光LED,VF可以上升到4.2V(+20%)。如果系统中需要多只白光LED,如移动电话背板显示器采用8只白光LED,则按照图6的设计方案将需要多个限流电阻,占用较大的线路板面积。

白光led驱动电源电路图

图4 典型GaAsP正向电压与导通电流的对应关系

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