白光LED背光電源
一、引言
近來(lái),隨著無(wú)線(xiàn)通訊產(chǎn)品的發(fā)展,彩色LCD顯示屏逐步引入手機(jī)和PDA等產(chǎn)品,白光LED為這種應(yīng)用提供了完美的背光方案。然而,由于單節(jié)Li+電池的典型電壓為3.6V,最高電壓為4.2V,而白光LED在20mA電流時(shí),其正向電壓典型值為3.5V,最大值為4V,因此單節(jié)Li+電池不能直接驅(qū)動(dòng)白光LED。因此,許多手機(jī)和PDA廠家一直在尋找經(jīng)濟(jì)、高效的白光LED升壓背光電源解決方案。
本文提供了幾種為3個(gè)白光LED供電的方案,分別采用電荷泵結(jié)構(gòu)和DC-DC升壓結(jié)構(gòu)兩種方案。
二、MAX684 電荷泵解決方案
圖1 給出了能為3個(gè)白光LED提供15mA電流的電荷泵電源方案,電荷泵電源MAX684從2.7～4.2V的輸入電壓范圍產(chǎn)生5V電壓,它僅需要一個(gè)電阻和3個(gè)外部電容,毋須電感。如需驅(qū)動(dòng)更多的LED,可選擇MAX683或MAX682,它們可分別提供100mA和250mA輸出電流。因此MAX682能同時(shí)驅(qū)動(dòng)多達(dá)16個(gè)并聯(lián)的白光LED。為了控制LED的亮度,可在關(guān)斷控制端輸入一個(gè)低頻PWM信號(hào)（推薦200～300Hz信號(hào)）。
MAX684的開(kāi)關(guān)頻率和外部電阻REXT利用下列公式確定：
REXT (kΩ) = 45000 (Vin - 0.69V)/fOSC (kHz)
fOSC (kHz) = 45000 (Vin - 0.69V)/ REXT (kΩ)
如果REXT選取150kΩ,則開(kāi)關(guān)頻率在4.2V輸入電壓時(shí)為：1.053MHz, 3.6V輸入電壓時(shí)則變?yōu)?73kHz。
電荷泵電源是一種低成本解決方案,它不需要外接電感,然而,這些是以犧牲轉(zhuǎn)換效率為代價(jià)的。假定我們需要以5V電壓驅(qū)動(dòng)3個(gè)并聯(lián)的LED,則輸出功率為：
Pout = 5V × 15mA × 3 = 0.225W
該電荷泵電源的轉(zhuǎn)換效率按下列公式計(jì)算：
E（效率）= Pout/Pin= Vout×Iout/(2×Vin× Iout + Iq×Vin)≈Vout/(2Vin)
其中：Iq: 為IC靜態(tài)電流
例如,當(dāng)Vin=3.6V,Vout=5V時(shí),效率低于69.4%;當(dāng)Vin=4.2V,Vout=5V,效率低于59.5%。如果驅(qū)動(dòng)3個(gè)LED,需要的輸入功率為：
Pin=Pout/E=5V×15mA×3/0.694=324mW （Vin=3.6V）
