電池供電產(chǎn)品的LED控制問題

來源：單片機與嵌入式系統(tǒng)應用 作者：maxim公司 andy fewster文 魏 智 摘要：白光led具有使用簡單、成本低的特點，其用量在最近幾年呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的趨勢，在例攜式產(chǎn)品中被廣泛用作閃光燈、顯示器背光等。本文介紹幾種白光led的驅動方案。 關鍵詞：白光led 便攜式產(chǎn)品 dc-dc轉換器 1 概述 led為電流驅動器件，光輸出強度由流過二極管的電流決定。圖1是由電壓源和限流電阻構成的一種簡單偏置電路，流過led的電流由下式確定：idiode=(vcc-vf)/[rlim+rds(on)]這種方式成本較低，但不同的二極管vf（正向電壓）的參數(shù)一致。圖2、圖3表示25℃時led的正向電壓（典型值）與導通電流關系曲線。從電流指標可以看出：對于gaasp二極管，vf可以上升到2.7v（+40%）；對于ingan二極管，vf可以上程式到4.2v（+20%）。如果系統(tǒng)中需要多個led，如蜂窩電話背板顯示器采用8個led，則按照圖1的設計方案將需要多個限流電阻，占用較大的線路板面積。 如果將vcc增大到vf的10倍以上可以減少vf變化的影響，但耗電較大，不符合電池供電產(chǎn)品的需求。對于采用單片li+電池供電的系統(tǒng)，li+電池電壓的變化范圍為4.2～3v。如果led的偏置電路只是簡單的由li+電池和限流電阻提供，輸出亮度將會產(chǎn)生明顯的變化。合理的方案應該是采用電流偏置電路。 2 電流偏置電路 電流偏置電路實際上是用1個電流源為led提供偏置。如果電流源具有足夠的動態(tài)范圍，這種偏置方式將不受vf變化的影響。圖4為電流偏置方案的原理框圖。該電路將圖1中的限流電阻用電流源替代。光輸出強度與電源和正向電壓無關，只要有足夠的電源電壓為電流源和led提供偏置即可。圖4中q1為使能控制開關。 max1916等專用led驅動芯片提供了一種先進的led電流偏置電路。max1916在微型sot23封裝內(nèi)集成了3組電流源，流過rset的電流鏡像到3個輸出端，如圖5所示。電路中幾個相同的mosfet具有相的柵-源電源，因此，它們的溝道電流相同，電流的大小由鏡電流iset決定。max1916的電流最大失配度為±5%，“鏡像系數(shù)”為200a/a。也就是說，當iset為50μa時，每個輸出端的電流為10（1±0.05）ma（最大）。set端由內(nèi)部偏置在1.25v。iset由下式?jīng)Q定： iset=(vcc-1.25v)/rset iout=200iset，每路電流之間偏差為±5%。輸出端飽和電壓： vout（sat）=rd-s·iout max1916的漏源電阻在整個溫度范圍內(nèi)保證不高于50ω,一個工作電流為2ma的gaasp二極管保證正常工作所需要的最低電壓是：vf+100mv，2.71v的輸入電壓能夠將將gaasp led工作電壓保護到2.7v。為了獲得更低的壓差和更高的輸出電流，可以將max1916的三路輸出并聯(lián)構成“鏡像系數(shù)”為600的電流源，如圖6所示，并聯(lián)后的漏源電阻為50/3=16.67ω(最大值)。這種連接方式允許單個白光led在3v供電時電流達到20ma以上，滿足目前便攜式蜂窩電話等產(chǎn)品的背光要求。用于設置端電流的電壓源可以由帶載能力較強的主電源單獨提供，例如，在蜂窩電話中，vset可以由射頻（rf）電路的低噪聲+2.8v電源提供。如果直接由單節(jié)li+電池供電，max1916適用于驅動正向電壓較低的gaasp led，而對于正向電壓較高的ingan白光led則需采用其它驅動方案。因為li+電池供電時，隨著電池的放電，輸入電壓可能無法滿足led所要求的偏置電壓。 3 電荷泵升壓轉換器驅動白光led<