基于SP66?8的手電筒LED照明電路實(shí)現(xiàn)

大功率LED用于照明是本世紀(jì)的新課題，其節(jié)能、安全、使用壽命長(zhǎng)的綜合優(yōu)點(diǎn)將引發(fā)新一輪照明革命。在需要用電池供電的LED手電筒應(yīng)用中，如何在使用相同電池的前提下，延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間呢？這就涉及到電源管理問(wèn)題。本文就目前較流行的幾種SP66?8EU驅(qū)動(dòng)電路，介紹手電筒LED照明電路的設(shè)計(jì)考慮因素。
1W LED的發(fā)光強(qiáng)度是由流經(jīng)LED二極管的電流決定的。為了保持LED的發(fā)光強(qiáng)度，當(dāng)電池放電的時(shí)候，流經(jīng)LED的電流就需要調(diào)節(jié)。當(dāng)一個(gè)大于VF的電壓加在LED兩端時(shí)就會(huì)有電流流過(guò)LED；VF是指LED的正向壓降，不同LED的正向壓降VF是不同的，并且隨著環(huán)境溫度的變化而變化；1W LED的VF典型值是3.3V，該值比由兩節(jié)五號(hào)電池供電的電壓高。兩節(jié)五號(hào)電池供電的電壓范圍在1.8V～3.2V之間，因此需要外加一個(gè)升壓電路把較低的電池供電電壓提升到較高的輸出電壓。

升壓電路如圖所示，當(dāng)圖1中的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓加壓在電感L1的兩端，引起電感L1電流線(xiàn)性增加。在導(dǎo)通的最后階段，電感電流增加到峰值Ipeak = Vin*Ton/L，此時(shí)開(kāi)關(guān)關(guān)斷。存儲(chǔ)在電感中的能量會(huì)使節(jié)點(diǎn)V1的電壓升高并超過(guò)Vin，直至使D1正向偏置而導(dǎo)通。此時(shí)電感電流通過(guò)D1泄漏。在開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間，電感電流以(Vout–Vin)/L的斜率下降。

 
圖1：簡(jiǎn)單的升壓方框圖。

在穩(wěn)定狀態(tài)下，電感兩端不存在直流電壓，否則會(huì)產(chǎn)生較高的電流。這也意味著在一個(gè)穩(wěn)定電流中，導(dǎo)通狀態(tài)的伏秒值應(yīng)該等于斷開(kāi)狀態(tài)的伏秒值。

或

為了提供高壓輸出，控制環(huán)路需要調(diào)節(jié)主開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間。通過(guò)監(jiān)控輸出的變化來(lái)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，因此驅(qū)動(dòng)LED的電流需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了達(dá)到上述目的，用一個(gè)小阻值的電阻(如圖2中的R3)來(lái)檢測(cè)LED的電流，并將此電壓信號(hào)輸出給控制環(huán)。

 
圖2：2節(jié)五號(hào)電池驅(qū)動(dòng)350mA LED的控制回路。

在電池供電的電流中，逆變器的效率是電池壽命的一個(gè)重要指標(biāo)。為了提高效率，整流二極管D1用額外的一個(gè)開(kāi)關(guān)(同步整流器)來(lái)取代，該開(kāi)關(guān)的損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于用二極管的損耗，因此提高了效率。這里采用一個(gè)具有特別功能的集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)升壓調(diào)節(jié)器功能，該集成電路通常包括主開(kāi)關(guān)、同步整流器以及精密基準(zhǔn)和控制環(huán)路。

 
圖3：2節(jié)五號(hào)電池驅(qū)動(dòng)350mA LED的帶低電壓指標(biāo)的控制回路。

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圖2是一個(gè)簡(jiǎn)單的電源調(diào)節(jié)器，它可以將兩節(jié)可充電的五號(hào)電池轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)1W LED所需的可調(diào)電流。兩節(jié)五號(hào)電池提供的電壓通常在1.8V～3.2V間，因此需要升壓以驅(qū)動(dòng)LEDSP66?8。高效升壓調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)輸出電流在各種電壓下都可調(diào)節(jié)。通過(guò)電流反饋，即使在電池放電時(shí)也能保證LED亮度不變。該IC的同步整流功能保證了電池的長(zhǎng)使用壽命和高轉(zhuǎn)換效率，流過(guò)LED的電流利用以下公式的R3來(lái)調(diào)節(jié)：

圖2中R3的阻值可將流過(guò)LED的電流設(shè)定為350MA。由上式可得，增大R3的阻值可以降低該電流。另外一種控制LED亮度的方法是在SHDN引腳上施加一個(gè)DWN信號(hào)。

 
圖4：2節(jié)五號(hào)電池驅(qū)動(dòng)350mA LED并帶有亮度調(diào)節(jié)功能的控制回路。

在電池放電完畢之前，SP66?8一直對(duì)輸出電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。如圖3所示，為了避免較早出現(xiàn)低電警告，使用SP66?8構(gòu)成的檢測(cè)電路調(diào)整開(kāi)關(guān)。當(dāng)LBI輸入電壓降到0.61V以下時(shí)，D3開(kāi)關(guān)給出低電壓指示，這表示電壓過(guò)低。此時(shí)，LED上流過(guò)1mA左右電流。通過(guò)下式可以檢測(cè)出電池電壓下降的值:

將圖3中的R5和R6值代入上式，得到低電壓指示值為2V左右。

圖4與圖2僅有一點(diǎn)點(diǎn)差異，圖4包括一個(gè)額外的滿(mǎn)量程為10KΩ的可變電阻器，以便調(diào)節(jié)LED的亮度。當(dāng)可變電阻器上的電流接近零或超過(guò)350mA時(shí)，LED上的電流不變。

Sipex提供的完善方案將使整個(gè)電路小型化。就性?xún)r(jià)比而言，Sipex的LED驅(qū)動(dòng)是最好的選擇。對(duì)于大電流的LED應(yīng)用，SP66?8驅(qū)動(dòng)器則是最佳選擇。如果要驅(qū)動(dòng)更大電流的LED，可選擇Sipex的SP76?8，它能驅(qū)動(dòng)700mA的LED。Sipex的升壓驅(qū)動(dòng)器具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、封裝小巧和能效比好等特點(diǎn)。