低损耗LED驱动器通过提高效率、延长电池寿命加快系统的绿色进程

低功耗照明的驱动器通常采用简单的线性稳压器，将其配置成恒流模式(图1a)。线性稳压器具有设计简单等优点。然而，其主要缺点在于功耗较大，因为工作时，多余的电压通过检流电阻和调整管本身的发热耗散掉。这样的热损耗还严重阻碍了系统的“绿色”进程。热损耗越大，对冷却装置(风扇或大金属散热器)的要求越高，消耗的能量也越多，并会占用更大的空间和重量，同时也意味着材料成本和制造时间的增加。



　　一种替代的解决方案是采用开关模式调节架构，例如buck或boost调节器(图1b)。这类调节器通常需要一个0.8V至1.3V的反馈电压，用于调节流过LED的电流。用来建立该电压的电流测量电路通常是与LED串联的一个小电阻。电阻两端的电压作为反馈电压，可以为LED维持恒流供电。这种架构降低了调节器本身的损耗，但检流电阻的功耗使系统损耗仍然存在。



　　为了降低检流电阻的功耗，应采用低损耗电流检测电路，例如采用电阻/运放结合的方式提供开关转换器所要求的反馈电压。可以采用专用的精密检流放大器，例如MAX9938H，为检流电阻两端的电压产生100V/V的检测增益。这一方案能够把反馈电路的损耗降至几个毫瓦，甚至可以采用电路板上的一小段覆铜引线作为小的检流电阻，成本几乎为零，由此可见，该方案具有很大吸引力。

　　在图2所示电路中，boost转换电路采用了MAX9938H检流放大器，并使用MAX8815A升压转换器通过两节NiMH串联电池为其供电。MAX8815A工作在最高2MHz的开关频率下，效率高达97%。高开关频率最大限度减小了外部元件的尺寸;而内部补偿功能则减少了外部元件数量，适用于成本和空间敏感产品。该转换器可以在两节NiMH或NiCd电池或单节Li+/Li聚合物电池供电时产生 3.3V至5V的输出电压。

　　MAX 8815A具有两种工作模式：低功耗模式和重载条件下的固定频率、强制PWM模式。低功耗模式仅消耗30μA的静态电流，空载或轻载条件下允许转换器仅在必要时才启动开关工作。低功耗模式在轻载时能够提供最高效率，最大限度地避免了能量的浪费，有效降低电池损耗。



　　另一种模式适用于重载条件(通常超过90mA)，采用固定频率、强制PWM模式，任何负载条件下均工作在固定频率。该模式便于噪声滤波，并具有较低的输出纹波，不过功耗较大。此应用中，MAX8815A工作在大功率的固定PWM模式，关断引脚用于控制驱动器的使能或关断。关断模式下，MAX8815A仅消耗100nA的电池电流，有助于延长电池的使用寿命和两次充电之间的时间间隔。

　　配合MAX8815A工作时，MAX9938H检流放大器对电流进行控制，从而保持流过LED的电流为固定的1A。该放大器的输入端集成了增益设置电阻，将增益设置在100V/V。此外，该器件还具有低于500μV (最大值)的VOS和低于0.5% (最大值)的增益误差，保持较高的精度等级。MAX9938H在静态模式下仅消耗1μA电流。通过调整不同的并联电阻值(有时可以采用覆铜引线)，例如修改或微调芯片的并联电阻，可以改变电流值。该设计方案包括4个单元：buck或boost调节器、控制环路、检流电阻、检流放大器(MAX9938H)。因为最大限度地降低了调节器和控制环路的功耗，该方案有效延长了电池使用寿命。公司提供MAX8815A和MAX9938H的样品和评估板。