利用LDO改善白光LED電流的匹配度

在白光LED應(yīng)用中最明顯的問題是產(chǎn)品的匹配性差，按照白光LED的典型規(guī)格，電流為20mA時(shí)正向電壓的最小值為3.0V，典型值為3.5V，最大值為4.0V。顯然，穩(wěn)壓源不是合理的解決方案。利用相同的電流驅(qū)動(dòng)每只LED可以獲得均勻亮度，但成本很高。大多數(shù)應(yīng)用只是簡(jiǎn)單地利用固定偏置電壓和限流電阻來(lái)獲得近似匹配的白光LED亮度，如圖1所示。

　　圖1 利用固定偏置電壓和限流電阻驅(qū)動(dòng)LED電路

　　按照?qǐng)D1設(shè)計(jì)的電路通?？梢缘玫较喈?dāng)好的亮度匹配，但對(duì)于大批量生產(chǎn)的白光LED，雖然同一批次的產(chǎn)品具有相當(dāng)一致的特征指標(biāo)，但不同批次之間的一致性較差，這就需要對(duì)每一批次的白光LED進(jìn)行測(cè)試，為其配置限流電阻。如果存在多個(gè)白光LED由不同生產(chǎn)商生產(chǎn)的情況，則問題將更加嚴(yán)重。下面選用了三個(gè)廠商生產(chǎn)的白光LED（分別用A、B、C表示）按照如圖1所示電路進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試參數(shù)見表1。標(biāo)號(hào)為A的白光LED為選自一級(jí)白光LED生產(chǎn)商的產(chǎn)品，標(biāo)號(hào)為B的白光LED為選自二級(jí)白光LED生產(chǎn)商的產(chǎn)品，標(biāo)號(hào)為C的白光LED是從電子市場(chǎng)購(gòu)買的白光LED。從測(cè)試結(jié)果看，不同廠商生產(chǎn)的白光LED一致性較差，與標(biāo)準(zhǔn)平均電流的偏差為3.27mA。

　　表1 不同廠商的白光LED的測(cè)試結(jié)果

　　從表1中的“平均值”項(xiàng)可以看出，不同廠商提供的白光LED一致性較差，A廠商提供的白光LED吸取電流最大（平均為24.6mA），B廠商提供的白光LED吸取電流最?。ㄆ骄鶠?8.3mA）。不同廠商的白光LED在采用相同偏置電壓、相同的限流電阻時(shí)的電流差別較大，均方誤差為3.27mA。

　　單獨(dú)調(diào)節(jié)每只白光LED的電流或至少對(duì)其中一只白光LED的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以提高不同廠商或同一廠商不同批次白光LED的一致性，但這需要相當(dāng)昂貴的控制芯片。在對(duì)成本要求苛刻的產(chǎn)品中，可以利用低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）改善白光LED的一致性，而無(wú)須選擇阻值不同的限流電阻，具體電路如圖2所示。在圖2中，LDO工作在穩(wěn)壓穩(wěn)流模式下，它會(huì)根據(jù)一只白光LED的正向電壓的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)偏置電壓。[!--empirenews.page--]

　　圖2 MAX8863的典型電路

　　在如圖2所示電路中增加了一片低成本的LDO，可自動(dòng)調(diào)節(jié)偏置電壓，有效改善不同批次、不同廠商白光LED的匹配度。為考核圖26電路的性能，將上述A、B、C三種白光LED按照?qǐng)D2電路進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。從表2可以看出：相同廠商白光LED電流的一致性略有下降，所得結(jié)果為0.7mA（圖1所得結(jié)果為0.54mA），但不同廠商的白光LED電流的一致性得到了較大改善，均方誤差由3.27mA降低至0.96mA。

　　如圖2所示電路需選擇帶有外部電壓調(diào)節(jié)引腳的LD0，如MAX8863，其反饋門限為1.25V（USET）。選用SOT23封裝的LDO可提高系統(tǒng)的性價(jià)比，因?yàn)槎鄶?shù)SOT23封裝的LDO帶有關(guān)斷控制，從而省去了圖1電路中控制白光LED通斷或PWM亮度調(diào)節(jié)的N溝道MOSFET。另外，LD0還具有較寬的輸入電壓范圍，當(dāng)它與其他電路共用同－5V電源時(shí)可以提供較高的電源抑制比（PSRR）。

　　表2　利用圖2電路測(cè)試三種不同廠商白光LED的結(jié)果

　　圖3的電路是對(duì)圖2的電路進(jìn)行的改進(jìn)，每只白光LED的電流為15mA，適合便攜式電子設(shè)備的背光源要求。MAX8863可以驅(qū)動(dòng)8只白光LED，每只白光LED的電流為15mA。當(dāng)白光LED正向電壓較低或限流電阻的電流低于15mA時(shí)，所允許的輸入電壓更低。如圖3所示電路可給不同廠商、不同批次的白光LED提供較好的亮度匹配。

　　圖3 的改進(jìn)電路