负电荷泵白光LED驱动器的设计
时间:06-29
来源:中电网
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概述
当前许多便携式消费类电子产品,例如手机、PDA、MP3播放器、笔记本等都带有显示屏,虽然不同的应用对于显示屏的种类以及大小会有所不同,但对于广大设计人员来说,都需要为其设计背光电路。白光LED被认为是小型手持设备彩色显示器的理想背光源。
驱动白光LED的最简单方法是采用电压源通过一个镇流电阻驱动LED(如图1所示)。这种驱动方式的优点是选择电压源的余地很大,调节器与LED之间只需要一个连接端点。但缺点也同样明显:其一,效率低下,这主要是由于镇流电阻的损耗造成的;其二,LED电流的稳流能力差,控制不精确,由于温漂以及LED的不匹配造成的LED正向电压的变化,将使最终的LED电流产生较大变化,从而影响背光亮度的控制。
常见拓扑结构比较
LED的发光强度与流过LED的电流有关,电流越大,光强越高。常见数码相机和蜂窝电话中一般需要2至3个LED作为背光,而PDA中则一般需要3至6个LED背光。可以通过并联或者串联的方式驱动LED,这两种方式各有优缺点:串联方案中LED电流一致,电路控制简单,但需要较高的驱动电压;并联方案的电路较为简单,所需的驱动电压也较低,但LED数目较多时,需要多个控制通道,同时电流的一致性也较差。
LED驱动器从拓扑结构上分,主要可以分为基于电感的DC/DC驱动器以及基于电容的电荷泵驱动器,当然也有少数LED驱动器采用线性稳压器的驱动架构。由于基于电感的驱动器能够提供比较宽范围的输出电压,效率高,因此在很多设计中均采用基于电感的驱动器结构驱动多个串联LED。而基于电容的电荷泵驱动器省去了所需的外部电感,具有体积小、设计简单、成本低的特点,也比较受欢迎。由于基于电荷泵的LED驱动器只能产生输入电压的倍数(如:1.5倍、2倍),有限的驱动电压使基于电荷泵的LED驱动器常用于并联驱动多个LED。至于采用线性稳压器的LED驱动架构,由于效率较低,并且只能工作于降压条件下,因此应用范围较为受限,无法用于采用单节Li+电池供电的手持设备。本文主要讨论基于电感的DC/DC驱动器和基于电容的电荷泵驱动器这两种常见的拓扑结构。
为适应便携式产品的应用需求,MAXIM提供了多种拓扑结构的LED驱动器,包括基于电感的LED驱动器,以MAX1553-MAX1554为代表,还包括MAX1561、MAX1582等器件;以及基于电容的电荷泵驱动器,以MAX1570为代表,其他产品还有MAX1575、MAX1576等。
MAX1553-MAX1554是一款高效、40V升压转换器,可用于驱动2-10只串联白光LED,为蜂窝电话、PDA和其它手持设备提供高效率的背光显示。该升压转换器内置40V、低RDSON的N沟道MOSFET开关,大大提高了转换效率并有效延长电池寿命。该器件具有模拟/PWM两种模式的亮度调节方法,独立的使能输入还可用于开/关控制。软启动功能可以有效抑制启动过程的浪涌电流。器件还具有可调节的过压保护电路,当检测到输出过压时,可关断内部MOSFET,从而降低输出电压。图2为MAX1553典型工作电路。
MAX1570分数型电荷泵能够以恒定电流驱动多达5只白色LED,来获得均匀的亮度。MAX1570利用1倍/1.5倍分数型电荷泵和低压差电流调节器,在整个Li+电池供电电压范围内保持最高的效率。MAX1570工作在1MHz固定频率,允许选用小巧的外部元件。经过优化的电流调节结构保证低EMI和低输入纹波。器件可以利用一个外部电阻设置满量程LED电流,两个数字输入控制开/关或选择三级亮度中的一级。器件还可采用脉宽调制(PWM)信号调节LED的亮度。MAX1570典型工作电路见图3。
当前许多便携式消费类电子产品,例如手机、PDA、MP3播放器、笔记本等都带有显示屏,虽然不同的应用对于显示屏的种类以及大小会有所不同,但对于广大设计人员来说,都需要为其设计背光电路。白光LED被认为是小型手持设备彩色显示器的理想背光源。
驱动白光LED的最简单方法是采用电压源通过一个镇流电阻驱动LED(如图1所示)。这种驱动方式的优点是选择电压源的余地很大,调节器与LED之间只需要一个连接端点。但缺点也同样明显:其一,效率低下,这主要是由于镇流电阻的损耗造成的;其二,LED电流的稳流能力差,控制不精确,由于温漂以及LED的不匹配造成的LED正向电压的变化,将使最终的LED电流产生较大变化,从而影响背光亮度的控制。
常见拓扑结构比较
LED的发光强度与流过LED的电流有关,电流越大,光强越高。常见数码相机和蜂窝电话中一般需要2至3个LED作为背光,而PDA中则一般需要3至6个LED背光。可以通过并联或者串联的方式驱动LED,这两种方式各有优缺点:串联方案中LED电流一致,电路控制简单,但需要较高的驱动电压;并联方案的电路较为简单,所需的驱动电压也较低,但LED数目较多时,需要多个控制通道,同时电流的一致性也较差。
LED驱动器从拓扑结构上分,主要可以分为基于电感的DC/DC驱动器以及基于电容的电荷泵驱动器,当然也有少数LED驱动器采用线性稳压器的驱动架构。由于基于电感的驱动器能够提供比较宽范围的输出电压,效率高,因此在很多设计中均采用基于电感的驱动器结构驱动多个串联LED。而基于电容的电荷泵驱动器省去了所需的外部电感,具有体积小、设计简单、成本低的特点,也比较受欢迎。由于基于电荷泵的LED驱动器只能产生输入电压的倍数(如:1.5倍、2倍),有限的驱动电压使基于电荷泵的LED驱动器常用于并联驱动多个LED。至于采用线性稳压器的LED驱动架构,由于效率较低,并且只能工作于降压条件下,因此应用范围较为受限,无法用于采用单节Li+电池供电的手持设备。本文主要讨论基于电感的DC/DC驱动器和基于电容的电荷泵驱动器这两种常见的拓扑结构。
为适应便携式产品的应用需求,MAXIM提供了多种拓扑结构的LED驱动器,包括基于电感的LED驱动器,以MAX1553-MAX1554为代表,还包括MAX1561、MAX1582等器件;以及基于电容的电荷泵驱动器,以MAX1570为代表,其他产品还有MAX1575、MAX1576等。
MAX1553-MAX1554是一款高效、40V升压转换器,可用于驱动2-10只串联白光LED,为蜂窝电话、PDA和其它手持设备提供高效率的背光显示。该升压转换器内置40V、低RDSON的N沟道MOSFET开关,大大提高了转换效率并有效延长电池寿命。该器件具有模拟/PWM两种模式的亮度调节方法,独立的使能输入还可用于开/关控制。软启动功能可以有效抑制启动过程的浪涌电流。器件还具有可调节的过压保护电路,当检测到输出过压时,可关断内部MOSFET,从而降低输出电压。图2为MAX1553典型工作电路。
MAX1570分数型电荷泵能够以恒定电流驱动多达5只白色LED,来获得均匀的亮度。MAX1570利用1倍/1.5倍分数型电荷泵和低压差电流调节器,在整个Li+电池供电电压范围内保持最高的效率。MAX1570工作在1MHz固定频率,允许选用小巧的外部元件。经过优化的电流调节结构保证低EMI和低输入纹波。器件可以利用一个外部电阻设置满量程LED电流,两个数字输入控制开/关或选择三级亮度中的一级。器件还可采用脉宽调制(PWM)信号调节LED的亮度。MAX1570典型工作电路见图3。
可见,基于电容的电荷泵型LED驱动器虽然具有设计简单,节
- 为手持设备的被动式OLED显示器供电(11-25)
- 选择用于无线产品的LED驱动 (11-25)
- 利用EL7516作为高效、高电流的白光LED驱动器 (11-29)
- 背光驱动电路的选择策略和应用介绍(01-09)
- 改善 PWM 电源控制器低负载运行的缓冲放大器和 LED(01-16)
- 手机白光LED驱动电路解决方案分析(01-10)
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