针对便携式应用的LED驱动解决方案
手电筒驱动板方案
手电筒驱动板方案引言手电筒是一种便携式照明设备，具备很强的照明功能。
为了实现手电筒的高效工作，一个稳定可靠的驱动板方案是必不可少的。
本文将介绍一个手电筒驱动板方案，包括硬件设计和软件控制，旨在提供一个精确、可靠、高效的驱动板解决方案。
硬件设计手电筒驱动板的硬件设计包括以下几个关键部分：电源电路手电筒需要使用电池作为电源。
为了保证电池供电的稳定性，我们采用了一个稳压电路。
稳压电路能够将不稳定的电源电压转换为稳定的供电电压，保证手电筒的稳定工作。
亮度调节电路手电筒需要具备可调节亮度的功能。
我们采用了一个PWM控制电路来实现亮度的调节。
PWM调节在不同的亮度之间快速切换，通过调整PWM占空比来控制LED的亮度。
LED驱动电路手电筒的核心部分是LED灯。
LED驱动电路需要根据输入的信号来控制LED的亮度。
为了保证驱动电路的可靠性，我们采用了一个恒流驱动电路来驱动LED。
充电电路手电筒还需要具备充电功能。
为了方便充电，我们在设计中添加了一个充电电路，可以通过USB接口连接充电器进行充电。
软件控制手电筒驱动板的软件控制主要包括以下几个方面：亮度控制通过软件控制，用户可以方便地调节手电筒的亮度。
我们可以使用按键来切换不同的亮度模式，或者通过滑动条来实时调整亮度。
LED控制软件控制可以实现对LED的开关控制。
用户可以通过按键或者触摸屏幕来控制LED的开关，实现灯光的快速切换。
电池电量检测为了方便用户了解手电筒的电池电量，我们可以通过软件控制来实现电池电量的检测。
通过读取电池电压或者电流的数值，可以实时监控电池的电量，并在需要时提醒用户充电。
充电控制软件控制可以对充电进行监控和控制。
可以实时监测充电电流和电压，保证充电的安全和高效。
总结手电筒驱动板方案包括了硬件设计和软件控制两个方面。
通过合理的硬件设计和灵活的软件控制，我们可以实现一个高效、稳定、可靠的手电筒驱动方案。
这个方案不仅能够满足用户对亮度调节、LED控制、电池电量检测和充电控制的需求，还具备了较低的功耗和较长的续航时间。
便携式投影仪LED驱动参考设计
便携式投影仪LED驱动参考设计
概述
本参考设计是针对便携式投影仪的6A降压型LED驱动器，参考设计基于PWM HB LED驱动器MAX16821，该电路可驱动一个LED；驱动RGB三色LED时需要使用三片MAX16821。
LED驱动器规格
输入电压范围(VIN)：10V至15V
输出电压(VLED)：4.5V至6V
输出电流(ILED)：1.5A至6A，可模拟控制
模拟控制电压：1.1V至2.8V，对应1.5A至6A
最大LED导通占空比：50%
最大LED电流上升/下降时间：最大LED电流纹波：6A时，
图1. MAX16821 LED驱动器电路板
图2. LED驱动器电路板原理图
电路说明
LED驱动器对10V至15V输入电源电压进行降压转换，恒流驱动一个正向导通电压为4.5V至6V的LED。
使用MAX16821 PWM HB LED驱动器实现降压转换。
由于平均电感电流等于LED电流，可以通过控制平均电感电流恒流驱动LED，开关频率通过电阻R6 (200kΩ)设置为300kHz。
电路包含两个控制环路：内部电流环路根据外部电压环路的输出控制电感电流；外部电压环路设置内部电流环路，最终控制LED电流。
外部电压环路监测OUTV引脚，U1的输出产生EAOUT信号。
EAOUT信号控制内部电流。
便携设备LCD背光LED驱动方案简述
便携设备LCD背光LED驱动方案简述进入二十一世纪，能源消耗日益成为囫囵人类社会关注的焦点。
出于对于照明的基本需求，如何更有效的利用各种能源产生更多的照明，成为探究新的照明技术的巨大驱动力。
从原始的燃料照明到白炽灯，从荧光灯到各种发光材料的探究，催生出照明技术。
在如今社会，各种媒体设备照明环境需求的差异化，进一步促进了人类探究如何利用各种高亮度LED举行照明。
LED在照明方面的应用已经吸引广泛关注。
一、LED基本原理及性能特点首先我们来介绍一下LED的基本原理以及性能特点。
LED的基本结构是一块电致发光的材料，置于一个有引线的架子上，然后四面用环氧树脂密封，起到庇护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
发光的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。
在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能挺直转换为光能。
PN结加反向，少数载流子难以注入，故不发光。
当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到不同色彩的光芒，光的强弱与电流有关。
LED光源具有以下特点：1. 电压：LED正向导通工作电压较低，可以用法低压电源驱动，供电电压按照终于产品不同而异，是一个比较平安的照明设备，特殊适用于公共场所。
2. 效能：同等照度的状况下消耗能量较同光效的白炽灯削减80%。
3. 适用性：每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种外形的器件，并且适合于易变的环境。
4. 稳定性：通常为10万小时，光衰为初始的50%。
5. 响应时光：其白炽灯的响应时光为毫秒级，LED灯的响应时光为纳秒级。
第1页共4页。
LDO白色LED驱动器TPS7510x提供超小型解决方案
内 。ＩＥ Ｓ Ｔ输 入允 许 用户 任 意设 置 Ｌ Ｄ电流 ， 高 可达 ２ 。如果 Ｅ 最 ５ ｍＡ
ＩＥＴ悬空 ． Ｔ Ｓ ５ ）采 用 出厂 Ｓ 则 Ｐ７ １ 【 ｏ
■蔓 Ｉ ＿
ＥＮＢ ｇｌＢ —
—
正 向 电压 较 低 时 无需 升 压 ， 采 用 线 性 调 节 拓 扑 ， 降 可 以 低 成本 和解 决 方 案 尺 寸 ， 提 高 电 池 放 电 范 围 内的 效 率 。图 并
Ｔ ｓ５Ｏ Ｐ ７ ｌ ｘ采 用 超 小 尺 寸 的 ９焊 球 、、 ｍ Ｓ ０ ｍ ＷＣ Ｐ封 装 和 ３ ４
ｍ ｍ Ｑ Ｎ 封 装 。 超 小 封 装 尺 寸 加 之 高 集 成 度 ， ｍｘ ３ｍ Ｆ 使
ＴＳ５Ｏ Ｐ ７ ｌｘ可 实 现 超 小 型 的 解 决 方 案 外 形 尺 寸 。 图 ２ 为
３ 结 语
大 多数 传 统 背 光 应 用 采 用 电荷 泵 或 电感 升 压 转 换 器 。 随 着 Ｌ Ｄ 技 术 的发 展 ，Ｅ Ｅ Ｌ Ｄ正 向电 压 逐 渐下 降，许 多 低 功 耗 应
用 中 的 Ｌ Ｄ 正 向 电 压 小 于 ３ Ｖ。 在 这 些 应 用 中 ， Ｐ ７ １ｘ Ｅ Ｔ Ｓ５ ０
１为 Ｔ ｘ ｓＩｓｒｍｅ ｔ 司 Ｔ Ｓ ５ ０ ｅ ａ ｎｔｕ ｎｓ公 Ｐ ７ １ ｘ和 典 型 串 联 Ｌ Ｄ 升 压 Ｅ
默认 的 电流设 置 。通常情 况 下 ， 默
Ｌ Ｏ Ｅ 认 电 流 设 置 为 ３ｍＡ（ ７ ０ 图 ２ Ｄ 白 色 Ｌ Ｄ 驱 动 器 Ｉ ５１３）
１ 引 言
近 年来 ，随 着 彩 色 Ｌ Ｄ屏 在 多 数 便 携 式 电 子 设 备 中 的 Ｅ 普 及 ， 色 Ｌ Ｄ 驱 动器 的数 量 也 随 之 增 加 。 些 Ｌ Ｄ 屏 中 显 Ｅ 这 Ｅ
便携式应用的LED驱动的方案解决
便携式应用的LED驱动的方案解决
引言
LED驱动已迅速成为功率转换技术日益重要的应用领域。
除了要求更高效率、更低静态电流之外，LED驱动还有不少更精细的要求，如LED
匹配、调光、白光平衡等等。
另外还有一些基本架构问题，如LED是串联还是并联连接、是进行高端还是低端关段。
某些特定的LED实现方案能够获得不同程度的效果，比如众所周知的感应式升压解决方案和电荷泵倍增器。
而分数电荷泵、4开关降压-升压解决方案和多路电感解决方案则被人忽略。
后者也被称为SIMO，即单电感多输出，未来，随着白光LED背光被更复杂的RGB同类产品所取代，预期这种技术将扮演越来越重要的角色。
LED简介及工作原理
便携式产品的发展趋势是逐渐向更多多媒体应用转变。
这一趋势要求使用能够支持数百万颜色的、分辨率更高的显示屏。
显示屏的传统照明方法是采用真空荧光灯管，但最近广泛采纳的是LED。
LED的尺寸小得多，这对便携式产品非常有利，而且LED的功耗也更小，还远比真空荧光灯更为可靠。
不过，如何保持恒定的光强度和颜色是这一照明技术面临的最大挑战。
适用于小功率设计高性价比的led驱动方案
适适用于小功率设计、高性价比LED驱动方案【大比特导读】现在市场上单绕组非隔离方案为芯片供电关键有两种方法: 一、经过线电压直接为芯片供电。
二、采取浮地架构, 经过负载为芯片供电, 以上两种供电方法都会有较大供电损耗。
本文为大家推荐一款适适用于小功率设计, 转化效率最高LED驱动方案。
现在市场上单绕组非隔离方案为芯片供电关键有两种方法: 一、经过线电压直接为芯片供电。
二、采取浮地架构, 经过负载为芯片供电, 以上两种供电方法都会有较大供电损耗。
用第一个供电方法芯片做全电压输入方案, 在高压下供电电阻上损耗不容小视。
而第二种供电方法除了会增加芯片应用成本外, 当输出电压较高时供电损耗也不低。
这两种供电方法均或多或少相关机回闪问题, 增大了应用工程师调试难度。
而UR5403T在真正意义上处理了单绕组芯片供电难题。
该驱动芯片支持输入电压VIN 180V~270V , 输出范围: 50~150V 输出电流: 84mA±2%,以及±2%负载以及线电压调整率。
为提升系统效率, UR5403T采取真正谷底开启。
极大地降低了MOS管开通时寄生电容COSS 带来损耗。
同时, 它还处理了系统OVP问题。
现在单绕组方案OVP 也有两种处理措施。
1)浮地设计, 直接检测负载输出电压;2)采取固定TOFF 时间检测负载电压;对于第一个方案, 能够很好地检测输出过压, 但会增加应用成本。
而第二种方案中, TOFF设定脚是一个高阻抗脚, 系统开关信号会干扰到这个脚。
相信很多工程师在量产时候总会发觉有那么部分片子OVP不正常。
这是合理, 所以之前IC原厂没有认真考量这个问题。
而UR5403T 经过专利电路技术, 克服了这个困难。
现在市场上大多方案均采取源极驱动。
源极驱动好处是芯片耗电量少。
缺点是因为控制芯片有个低压MOS管与高压MOS串联, 会增大系统损耗。
也就是封装一样MOS管, 栅极驱动MOS管开通损耗要低于源极驱动。
照明用LED驱动器解决实施方案
照明用LED驱动器解决方案作为固态光源的发光二极管(LED)的大量涌现，使白炽灯日益落寞。
在过去几年中，LED技术已经有了极大进步，在散热、封装和工艺技术方面的进步使得LED 有了更高的亮度、更高的效率、更长的寿命和更低的成本。
然而，在能量转换效率、热量管理和生产成本方面，LED仍然有进一步提升的空间。
例如，LED效率就已经获得了极大的提高。
LED的众多改进源自现在能在芯片内更好地产生光，以及有更好的方法从芯片及其封装中获得光源。
同样地，20mA 白光LED的售价已经大幅降低，这种LED刚推出时，批购报价为1美元。
而目前有可能以不到30美分的批购价买到20mA的白光LED。
LED照明应用需求分析当然，所有这些进步不仅促进了LED在不同应用中作为照明光源的使用，同时也刺激了对LED驱动器IC的需求。
要了解设计和制造LED驱动器IC面临哪些障碍，就必须了解白光LED要发光需要哪些条件。
白光LED必须用一个恒定电流源驱动，这样白色光点才不会变化(也就是亮度必须一致)。
另外，既然白光LED是一个二极管，那么就必须克服它内部的正向压降(Vf)。
Vf随着白光LED电流值的不同而不同，也会随着温度的变化而变化。
一般情况下，在整个工作温度范围内，20mA 白光LED的Vf在2.5V至3.9V的范围内变化。
大多数应用都使用多个白光LED，而且还可能将这些LED配置成并联、串联或串并联混合形式。
这意味着白光LED 驱动器IC必须能够为特定配置的多个LED提供足够的电流和电压，而且这种IC 所采用的电压转换拓扑必须同时满足输入电压范围和输出电压与电流的要求。
LED的常见应用包括汽车和飞机仪表盘的显示和指示、交通信号灯、手机、平板显示器背光源、矿工灯、建筑和露天大型体育场照明等，而目前和未来几年内，LED市场增长的最大驱动力来自平板显示器的背光照明需求。
这些显示器采用LCD屏，用于电视机、导航系统、便携式媒体播放器、数字广告牌和计算机监视器。
Microchip便携式LED照明的高效率解决方案
© 2013 Microchip Technology Inc.DS01427A_CN 第1页AN1427简介随着LED 制造技术的发展，市场上已出现具有更高光通量和更高每瓦流明特性的部件。
应用包括：街路照明、户外照明、室内商业和工业照明以及便携式照明。
这些种类的应用所使用的驱动器需要低成本，但效率也很重要。
根据LED 的类型（单晶或多晶），需要高电压或高电流。
例如，10W 单晶LED 需要3A/3.3V ，40W 多晶LED 需要1A/40V 。
本应用笔记的目的是演示10W 安全型手电筒的高效率设计。
电源非常重要，因为它决定了电源转换器拓扑。
四节AA 型电池可提供从6.4V （镍锌电池）、6.0V （终极锂电池和碱性电池）到 4.8V （镍氢电池）的负载电压。
多晶LED 需要高电压和升压拓扑，这通常需要单独的控制器芯片，而单晶LED 需要高电流，但可轻易修改降压转换器拓扑以适合此低电压应用。
LED 光通量的特性始终通过正向电流描述，并随着电流呈线性变化（图1）。
图1：CREE XM-L LED 的LED 光通量－电流曲线当尝试在本文提出的产品系列（手电筒）上实现小通量变化时，此特性非常重要。
出于以下几个原因，不推荐使用电压模式和限流电阻。
首先，LED 正向电压可能变化很大，因此电流也会显著变化。
其次，在所需的正向电流下使用电阻将严重影响效率（电流为3A 时，100 m Ω电阻的功率耗散为0.9W ）。
驱动LED 时，电 流模式转换器将实现最高效率，并保持光通量不变。
作者：Mihnea RosuMicrochip Technology Inc.便携式LED 照明的高效率解决方案AN1427DS01427A_CN 第2页© 2013 Microchip Technology Inc.降压转换器实现非同步降压转换器非常简单且可通过大多数PIC ®单片机驱动，但在高输出电流和低输出电压时存在缺陷。
便携式投影仪LED驱动参考设计
便携式投影仪LED驱动参考设计
便携式投影仪LED驱动参考设计
概述
本参考设计是针对便携式投影仪的6A降压型LED驱动器，参考设计基于PWM HB LED驱动器MAX16821，该电路可驱动一个LED；驱动RGB三色LED时需要使用三片MAX16821。
LED驱动器规格
输入电压范围(VIN)：10V至15V
输出电压(VLED)：4.5V至6V
输出电流(ILED)：1.5A至6A，可模拟控制
模拟控制电压：1.1V至2.8V，对应1.5A至6A
最大LED导通占空比：50%
最大LED电流上升/下降时间：最大LED电流纹波：6A时，
图1. MAX16821 LED驱动器电路板
图2. LED驱动器电路板原理图
电路说明
LED驱动器对10V至15V输入电源电压进行降压转换，恒流驱动一个正向导通电压为4.5V至6V的LED。
使用MAX16821 PWM HB LED驱动器实现降压转换。
由于平均电感电流等于LED电流，可以通过控制平均电感电流恒流驱动LED，开关频率通过电阻R6 (200kΩ)设置为300kHz。
电路包含两个控制环路：内部电流环路根据外部电压环路的输出控制电感电流；外部电压环路设置内部电流环路，最终控制LED电流。
外部电压环路监测OUTV引脚，U1的输出产生EAOUT信号。
EAOUT 信号控制内部电流。
为便携设备提供适合的LED驱动器方案
为便携设备提供适合的LED驱动器方案白光LED 广泛用于小型液晶显示器(LCD)面板及键盘背光以及指示器应用。
高亮度LED 则用于手机和数码相机的闪光光源。
这些应用需要优化的驱动器解决方案，能够延长电池使用时间、减小印制电路板(PCB)面积及高度。
在这些应用领域，常见的LED 驱动器方案涉及线性、电感型或电荷泵型不同拓扑结构，各有其特点。
例如，电感型方案总能效最佳；电荷泵方案由于使用低高度陶瓷电容，占用的电路板面积和高度极小；线性方案非常适合色彩指示器以及简单的背光应用。
安森美半导体提供所有这三种类型拓扑结构的LED 驱动器方案(参见图1)，满足用户不同的应用需求。
图1：低压便携设备应用的不同LED 驱动器拓扑结构示例在电荷泵型方案方面，安森美半导体提供支持不同调光类型的产品，如单模、双模、三模或四模电荷泵方案等，如CAT3200、NCP5602、NCP5612、NCP5623、CAT3606、CAT3616、CAT3626 、CAT3603、CAT3604、CAT3614、NCP5603 等。
以NCP5623 为例，这是一款采用2.0 mm 乘以2.0 mm 乘以0.55 mm LLGA-12 无铅封装的高能效LED 驱动器，带有I2C 接口，内置渐进调光功能，特别设计用于驱动手机等便携产品中的RGB LED 装饰光和增强型LCD 背光。
NCP5623 实现94%峰值能效和低于1 微安的待机电流，将便携设备电池工作时间延至最长。
对典型应用而言，该器件除了具备极小型IC 封装的优势之外，兼具仅需4 个无源元件就能工作的特点。
该器件还具备短路和过压保护功能，在LED 失效时保护系统。
值得一提的是，安森美半导体还提供多款四模电荷泵型LED 驱动器，如CAT3636、CAT3637、CAT3604V、CAT3643、CAT3644、CAT3647、CAT364 8 和NCP5604A/B 等。
从CAT3648 为例，这是安森美半导体的一款拥有专利的。
LED便携背光应用电源解决方案
LED便携背光应用电源解决方案白光LED 和RGB 三色led 广泛应用于小尺寸LCD 面板和键盘的背光以及指示灯应用。
在手机和数码相机应用中，高亮度LED 还可用作闪光灯电源。
这些应用需要优化的解决方案，不仅要能够最大限度延长电池使用时间，同时还要最大程度减小PCB 占用面积和高度。
在这类LED 背光应用中，既可以采用线性稳压器，也可以采用开关稳压器，各有其优势。
线性稳压器结构比较简单、设计简单、成本低、噪声低、尺寸小、静态电流低。
而开关稳压器的能效较高，可达70~85%。
安森美半导体根据用户的应用需求，提供多种类型的解决方案。
在开关稳压器解决方案方面，就同时提供电感型和电荷泵型这两种类型。
具体而言，电感升压驱动器NCP5005，NCP5050 具有高能效和高输出电压的优势，其能效高达90%以上，而且大多能够驱动多达5 个串联LED(输出电压达21V)。
此外，由于LED 采用串联连接，这种类型的器件也具有理想的照明/电流匹配特性。
由于无需电感，电荷泵型驱动器NCP5602，NCP5612，NCP5623 有助于造就小型紧凑的解决方案，而这对应用中小尺寸LCD 的便携产品而言显得犹为重要。
这种类型的驱动器配备低成本的电容和电阻，能够造就成本更低的解决方案。
这种驱动器可以驱动1 至3 个LED，适合于小型器件的背光应用。
除了LCD，有机发光二极管(OLED)这种新兴显示技术近年来也开始应用在便携设备乃至中大尺寸平板电视之中。
市场上最初出现的是无源矩阵OLED(PMOLED)，由于其驱动拓扑结构的原因，其显示尺寸局限在1.8 英寸及以下，常用于MP3 播放器和手机副屏之中。
更新的有源矩阵OLED(AMOLED) 技术则没有显示尺寸方面的限制，它比LCD 具有多项重要优势，如宽广的视角、高对比度、极快的响应时间和纤薄的厚度，这得益于它消除了背光的需要。
应用在便携设备视频播放的高速OLED驱动芯片
应用在便携设备视频播放的高速OLED驱动芯片随着科技的进步，视频播放应用已广泛进入商业电子产品中（如移动电话和MP3播放器）。
移动电话和MP3播放器是当前最热门、发展最快的两种商业电子产品。
手机市场在今后几年内可望持续增长。
在这些便携设备中，高品质的显示对观看视频十分重要。
有机发光二极管（OLED）显示技术包含多项不同的优点（如超快的反应时间），被认为是及时出现的显示解决方案。
为了在视频播放中充分地运用OLED本身存在的这些好处，需要一个具有高竞争力的智能驱动芯片。
彩屏手机的普及激发了大量以前手机上未曾出现的新功能，如录制及重放录像视频、拍摄和显示照片、玩游戏、浏览网页、查看电子邮件还有阅读电子书等。
预计到2009年，可拍照手机的出货量将达到9亿部。
而且随着手机由2G向2.75G和3G的升级，视频会议、多媒体、视频点播以及DVB-H（针对数字移动电视应用的数字视频广播）等应用正逐渐面世。
因此对于手机视频应用的需求正迅速增长。
另一方面，将音频数据压缩编码成MP3格式改变了人们听音乐的方式。
自1998年第一个MP3播放器面世以后，人们就可以随时随地聆听MP3格式的音乐。
MP3播放器的出货量可望从2004年的2，700万台增长到2009年的超过7，500万台。
除了解码以外，每个MP3播放器还需要一块显示面板作为与用户交流的界面。
随着显示技术的发展，目前MP3播放器的显示面板有单色、多色、灰阶和全彩色等多个种类，而且分辨率各不相同。
除了显示歌曲编号和歌曲名称，以前的OLED驱动芯片已经能利用MP3播放器中的商用OLED技术显示静态图片。
现在，用户甚至可以在收听MP3播放器/PMP播放器的同时观看音乐视频。
视频显示的发展趋势从歌名到歌词、来电号码到来电者照片、静止照片到实时视频，如今人们希望MP3播放器和手机能显示越来越多的内容。
PMP上的常用视频数据格式（例如MPEG-4和H.263），都需要高帧率（每秒25帧以上）来确保视频播放的流畅。
小功率LED恒流源驱动方案
~220V
方案特点
优点1 电流负温度特性，对LED起到保护作用。 优点2 核心器件可靠性强，ESD>8KV，开关实验>4万次。 优点3 不另加保护线路时有500V的抗浪涌电压能力。 优点4 所用元器件少，无需电感变压器，体积小。 缺点1 高效率和高功率因素无法兼顾。 缺点2 器件发热量大，相比常规的电源，散热成本要增加。 缺点3 设计应用有局限，灵活性小。
•背光源 •手机应用 •消费电子 •通用照明
芯片规格：
1、物理尺寸： 芯片尺寸:45mil×45mil(1145±20um×1145±20um) 芯片厚度:6mil(150±10um) P电极焊盘尺寸:4mil(100±5um) N电极焊盘尺寸:4mil(100±5um) 2、金属特性： P电极:金 N电极:金
CH1
方案原理介绍【方案一】
推荐值（典型值20mA回路的应用）
方案原理介绍【方案一】
该方案电压浪涌能力测试
220V输入加70V浪涌电压，相位90度 220V输入加110V浪涌电压，相位90度
注：CH1为恒流二极管之前的电压波形 浪涌电压脉宽16ms CH2为恒流二极管之后的电压波形 浪涌电压脉宽16ms
方案原理介绍【方案一】
应用实例
电源部分（A） 主要器件为 1只整流桥，1只4.7uF/400V的电解电容，1只17~19mA的恒流二极管。
光源部分（B） 主要器件为5只高压LED（VF为45~56V）。
方案原理介绍【方案一】
光源板，五只高压LED串联
电源板 17~19mA的恒流二极管
方案原理介绍【方案一】
方案原理介绍【方案一】
测试数据
工作电压 180V 190V 200V 210V 220V 230V 240V 250V 260V 瞬态电流 14mA 18mA 18mA 18mA 18mA 18mA 18mA 18mA 18mA 稳定电流 17mA 18mA 18mA 18mA 18mA 18mA 17mA 17mA 18mA 功率 3.6W 4.7W 5.1W 5.4W 5.6W 5.9W 6.1W 6.5W 6.7W 功率因素 0.46 0.50 0.46 0.48 0.46 0.45 0.45 0.45 0.45 CRD温度 64.9℃ 77.1℃ 86.4℃ 94.8℃ 103.1℃ 111.3℃ 119.5℃ 126.8℃ 136.6℃ 电容温度 61.2℃ 69.1℃ 74.3℃ 78.7℃ 83.4℃ 88.0℃ 92.8℃ 96.6℃ 102.8℃ LED温度 70.1℃ 73.8℃ 74.7℃ 75.7℃ 76.4℃ 77.4℃ 78.8℃ 79.5℃ 81.7℃ 灯壳温度 47.9℃ 49.1℃ 49.8℃ 51.4℃ 51.6℃ 53.0℃ 54.1℃ 54.2℃ 54.9℃
高效能手持设备LED驱动的解决方案
高效能手持设备LED驱动的解决方案
Humair Khan
【期刊名称】《中国照明》
【年(卷),期】2008(000)011
【摘要】随着LED的广泛应用，除了普通居室、道路、桥梁等采用LED外，越来越多的便携设备也开始采用LED，如何为手持便携设备的LED驱动寻找到高效的解决方案？请看——
【总页数】3页(P74-76)
【作者】Humair Khan
【作者单位】美国国家半导体技术工程师
【正文语种】中文
【中图分类】TN312.8
【相关文献】
1.基于手持设备白光LED驱动应用 [J], 平立;樊庆伟
2.设计高效能的手持设备照明解决方案 [J], Humair Khan
3.多种手持设备中白光LED驱动的特征与选择 [J], 赵雪;刘颖
4.意法半导体（ST）推出针对高科技手持设备的背光LED驱动器 [J],
5.凭借TI的单芯片Sub-1 GHz和Bluetooth~低功耗解决方案可通过手持设备监控IoT网络 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
针对便携式应用的LED驱动解决方案
引言LED驱动已迅速成为功率转换技术日益重要的应用领域。
除了要求更高效率、更低静态电流之外，LED驱动还有不少更精细的要求，如LED匹配、调光、白光平衡等等。
另外还有一些基本架构问题，如LED是串联还是并联连接、是进行高端还是低端关段。
某些特定的LED实现方案能够获得不同程度的效果，比如众所周知的感应式升压解决方案和电荷泵倍增器。
而分数电荷泵、4开关降压-升压解决方案和多路电感解决方案则被人忽略。
后者也被称为“SIMO”，即单电感多输出，未来，随着白光LED背光被更复杂的RGB 同类产品所取代，预期这种技术将扮演越来越重要的角色。
LED简介及工作原理便携式产品的发展趋势是逐渐向更多多媒体应用转变。
这一趋势要求使用能够支持数百万颜色的、分辨率更高的显示屏。
显示屏的传统照明方法是采用真空荧光灯管，但最近广泛采纳的是LED。
LED的尺寸小得多，这对便携式产品非常有利，而且LED的功耗也更小，还远比真空荧光灯更为可靠。
不过，如何保持恒定的光强度和颜色是这一照明技术面临的最大挑战。
了解白光LED的工作原理有助于了解如何确保其强度和颜色一致。
由于LED是半导体器件，相比其他光源，它具有独特的特性，其中最显著的是电流和光强度之间的非线性关系。
图1显示一些典型LED的这种关系。
图1一些典型LED 的电流和光强度之间非线性关系第二个显著特性是有关LED的正向压降。
不同于白炽灯泡，LED并非纯粹的电阻式负载。
正向压降随LED颜色而改变。
一般而言，红光LED的正向电压为2.2V，绿光LED的正向电压3.1V。
白光LED和蓝光LED的正向电压相同，典型值都是3.3V。
为便携式设备中这些LED提供恒定的电压和电流是一大挑战。
供电电源必须能够自我调节以适应不断降低的电池电压，否则光强度会随电池电压而变化。
因此，这些设备需要非常特殊的电源。
驱动器选择保持LED电流和电压恒定的常用架构有3种。
第一种是针对串联LED结构的感应式升压调节器。
第二种仍是相同的感应式升压调节器，但用于并联LED结构。
最后一种是电容式电荷泵。
这些架构各有其优势，但对于给定的应用，仅有一种能够提供最大的优势。
感应式升压调节器感应式升压架构 (比如飞兆半导体的FAN5608) 的基本工作原理是利用电感的电流存储能力。
电感可以阻止电流变化，正负皆然。
这种阻抗能力对器件上压降的影响可以下式表示：这一简单的公式表明了升压转换器的工作原理。
晶体管导通，电流开始在电感中流过，然后晶体管关断。
由于电流无法瞬间降为0，它继续流经二极管。
电流逐渐减小，di/dt变为负，导致电感上的电压为负。
利用克希霍夫(Kirchokff) 电压定律，可计算出输出电压。
Vin·ton+(Vin-Vout)·toff=0 上式可重新整理为这里D代表ON占空比。
由于D的范围在0到1之间，故输出电压总是比输入电压高。
输出电压与占空比成正比，因此，为了产生更高的电压，必须提高占空比。
FAN5608利用这种方法可使最大输出高达18V。
这样一来，可驱动多达4到5个串联LED。
对并联结构，FAN5608能够产生高达40mA的电流。
电容式电荷泵电荷泵利用电容来存储能量，可以把输入电压提升到1、1.5或 2倍。
通过一个开关阵列和一个时钟，电容可以交替性地进行并联充电和串联放电，从而提高输出电压。
图2可以很好地解释这一原理。
图2
该调节器的最大输出电压取决于电容的数量和分配给充电及放电的时间。
飞兆半导体的FAN5607使用了两个电容，有1×、1.5×和2×三种模式。
在2.4V 到 5.5V 的输入电压范围上，该器件能够为4个白光LED的每一个提供高达30mA的电流。
LED拓扑利用感应式升压转换器，LED能够被串联驱动或并联驱动。
串联阵列可确保通过所有LED 的电流都相同，从而保证相同的光强度。
这种方案的缺点是，驱动器的输出电压必需等于或超过所有LED的正向电压总和。
在某些应用中，这就可能高达24V，于是需要采用击穿电压超过24V的硅工艺，这一般会增加器件的成本。
其次，升压转换器的效率也随输出电压的增加而受到影响。
表1所示为让4个白光LED产生相同的光量，三种不同拓扑所需功率之比较。
如果对效率的要求比较高，串联拓扑并不是好的选择。
尽管转换器不需要把电压提升到太高(如3.3V)就可驱动并联阵列，但并联拓扑需要对每一个LED进行电流调节。
由于LED的光强度随电流而变化，所有LED中的电流需要匹配，以保持每一个LED的光强度稳定。
这增加了系统的复杂性和成本。
并联拓扑的优势在于效率高，从表1数据可看出，FAN5608在并联模式下的的效率比串联模式下略高。
电荷泵主要用于驱动并联阵列，因为输出电压与充电电容的数量有关。
电荷泵有一些优点，它们一般只需要较小的板空间，因为电容可以小至0402封装大小。
这是一个很显著的优势，尤其是在终端产品为便携式设备时。
对便携式无线电产品而言，还有一个好处是产生的EMI更少。
即使使用屏蔽电感，感应式升压调节器产生的EMI噪声也超过了普通电荷泵的。
这可是手机等便携式接收器的一个重要考虑事项。
FAN5607产生的EMI噪声极少，这使它非常适合于驱动手机显示屏中的白光LED。
不过，若对板空间和EMI的要求都不太严苛的话，电荷泵可能就不是适当的解决方案。
因为，对这种方案来说，要减小尺寸，就得牺牲效率。
电荷泵不是最高效的升压调节器，故在计算电池功耗时，必须考虑到这种影响。
调光方法调光有利于改变照明光强度以实现功耗目标或美学价值。
LED调光有两种常用方法。
第一种是简单地调节电流，电流的微小变化引起LED 强度的微小变化，这个过程非常易于控制。
第二种方法是利用脉冲宽度调制时钟来改变LED 的ON占空比，通过LED的平均电流随占空比的减小而降低。
这种方法的主要考虑事项是时钟频率，必须足够高至感觉不到闪烁。
一般需要达到1kHz或更高。
线性调节和脉冲宽度调制都对白光LED的颜色有影响，但作用相反。
绝大多数白光LED都只是带磷光质涂层的蓝光LED而已。
磷光质中的电子被短波长光激发，发出白光。
白光LED的颜光或色度将随光振幅、峰值波长或频谱形状的变化而变化。
而上述因素又将随结温变化而变化。
采用线性电流调节的调光方法会让白光LED偏黄色，因为磷光质在电流减小时更有效。
采用脉冲宽度调制的调光方法则会使LED偏蓝色，因为磷光质作用变小。
这种影响缘于峰值波长向更短的波长移动。
FAN5607 和 FAN5608都考虑到了上述任一种调光方法的实现。
这两款器件都带有可变模拟输入，可线性调节电流。
两款器件都能够产生脉冲来导通或关断输出。
理想的调光方法是结合上述两种方法，把色差减至最小。
结语LED是高效的便携式设备显示屏照明方法。
由于它们采用半导体技术，故需要独特的调节手段。
电荷泵和感应式升压调节器可提供最好的电源解决方案，不过它们各有其优势，应该针对特定应用具体考虑。
效率、最小EMI 辐射、更小尺寸的重要性都表明必需选用适当的驱动器。
另一个重要因素是调光方法。
脉冲宽度调制和线性调节的结合可提供稳定的调光方法，同时尽可能地减少色差。
确保LED提供恒定光不是什么挑战，但解决方案应该针对相关应用量身定做，以最大限度地发挥其优势。