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白光LED电源体系电路模块规划

随着彩色显示屏在便携市场(如手机、PDA以及超小型PC)中的广泛采用,对于一个单色LCD照明而言,就需要一个白色背光或侧光。与常用的CCFL(冷阴极荧光灯)背光相比,由于LED需要更低的功耗和更小的空

  跟着五颜六色显现屏在便携商场(如手机、PDA 以及超小型 PC)中的广泛选用,关于一个单色 LCD 照明而言,就需求一个白色背光或侧光。与常用的 CCFL(冷阴极荧光灯)背光比较,因为 LED 需求更低的功耗和更小的空间,所以其看起来是背光运用不错的挑选。白光LED 的典型正向电压介于 3V~5V 之间。因为为白光LED 供电的最佳挑选是选用一个恒流电源,且锂离子电池的输入电压规模低于或等于LED 正向电压,因而就需求一款新式电源解决方案。

  首要的电源要求包含高功率、小型的解决方案尺度以及调理 LED 亮度的可能性。关于具有无线功用的便携式体系而言,可接受的 EMI 功能成为咱们重视的另一个焦点。当高功率为咱们挑选电源最为关怀的规范时,升压转化器便是一款颇具吸引力的解决方案,而其他常见的解决方案是选用充电泵转化器。在本文中,咱们分别对用于驱动白光 LED 的两款解决方案作了评论,并探讨了他们与首要电源要求的联系。别的一个很重要的规划考虑要素是调理 LED 亮度的操控办法,其亮度不但会影响整个转化器的功率,并且还有可能会呈现白光 LED 的色度改换。下面将介绍一款运用一个 PWM 信号来操控其亮度的简略的解决方案。与其他规范解决方案比较,该解决方案的别的一个优势便是其更高的功率。

  可驱动白光LED 的规范升压转化器

  图 中的升压转化器被装备为一个可驱动 4白光 LED 的电流源。该器材将检测电阻器 Rs 两头的电压调理至 1.233V,然后得到一个界说的 LED 电流。

  本结构中运用的升压转化器在 1.233V 电流检测电阻器两头将有一个压降,而检测电阻器的功耗会下降该解决方案的功率。因而,有必要下降检测和调理该 LED 电流的压降。除此之外,关于许多运用来说,调理 LED 电流和 LED 亮度的可能性也是有必要的。图 5 中的电路完结了这两个要求。

  图 5 经过下降电流感应电压来进步功率

  在图 5 中,一个可选齐纳二极管被添加到了电路中,用钳位操控输出电压,以避免一个 LED 断开衔接或呈现高阻抗。一个具有 3.3V 振幅的 PWM 信号被施加到该转化器的反应电路上,一起运用了一个低通滤波器 Rf 和 Cf,以过滤PWM 信号的 DC 部分并在 R2 处树立一个模仿电压 (Vadj)。经过改动所施加 PWM 信号的占空比,使该模仿电压上升或下降,然后调理该转化器的反应电压,此举会添加或下降转化器的 LED 电流。经过在 R2 处施加一个高于转化器反应电压 (1.233V)的模仿电压,能够在检测电阻器两头完结一个更低的感应电压。关于一个 20mA LED 电流而言,感应电压从 1.233V 下降到了 0.98V(关于 10mA LED 电流而言,甚至会降至 0.49V)。

  当运用一个具有 3.3V 振幅的 PWM 信号时,有必要要将操控 LED 亮度的占空比规模从 50% 调整到 100%,以得到一个通常会高于 1.233V 反应电压的模仿电压。在 50% 占空比时,模仿电压将为 1.65V,然后产生一个 20mA、0.98V 的感应电压。将占空比规模约束在 70%~100% 之间会进一步下降感应电压专用 LED 驱动器减少了外部组件数量图 8 显现了一款集成了前面所述特性的器材。直接在 CTRL 引脚上施加一个PWM 信号就能够对 LED 电流进行操控。

  图 8 白光 LED 恒流驱动器 IC

  对EMI加以操控

  因为这两款解决方案均为运行在高达 1MHz 转化频率上的开关转化器,且能够快速的上升和下降,因而不管运用哪一种解决方案(充电泵仍是升压转化器)都有必要要特别慎重。假如运用的是充电泵解决方案,则不需求运用电感,因而也就不存在磁场会引起 EMI 的问题了。可是,充电泵解决方案的飞跨电容经过在高频率时敞开和封闭开关来继续地充电和放电。这将引起电流峰值和极快的上升,并对其他电路产生搅扰。因而飞跨电容应该尽可能地接近 %&&&&&% 衔接,且线迹要十分短以最小化EMI 放射。有必要运用一个低 ESR 输入电容以最小化高电流峰值(特别是呈现在输入端的电流峰值)。

  假如运用的是一款升压转化器,则屏蔽电感器将具有一个更为有限的磁场,然后完结更好的 EMI 功能。应对转化器的转化频率加以挑选以最小化一切对该体系无线部分产生的搅扰。PCB 布局将对 EMI 产生严重影响,特别要将承载开关或 AC 电流的线迹坚持尽可能小以最小化 EMI 放射,如图 11 所示。

  图 11 承载开关电流的节点和线迹应坚持最小化

  粗线迹应先完结布线,且有必要运用一个星形接地或接地层以最小化噪声。输入和输出电容应为低 ESR 陶瓷%&&&&&%以最小化输入和输出电压纹波。在大多数运用中,与充电泵比较,升压转化器显现出了更高的功率。运用一个升压转化器(其电感巨细与 1210 外壳尺度相同)下降了充电泵在整体解决方案尺度方面的优势。至少需求依据整体解决方案的尺度对功率进行评价。在 EMI 功能方面,对升压转化器的规划还需求考虑更多要素和对更多相关常识的了解。

  总归,关于许多体系而言,特别在器材具有一个从 1.0 到 1.5 的灵敏转化增益的时分,充电泵解决方案将是一个不错的解决方案。在略微高于 LED 正向电压处产生从 1.0 到 1.5 的转化增益时,这样一款解决方案将完结绝佳的功率。在为每个运用挑选升压转化器或充电泵解决方案时,需求充分考虑便携式体系的要害要求。假如功率是要害的要求,则升压转化器将为更适宜的解决方案。

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