驅動WLED不必4 V
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白光LED(WLED)受到市場青睞的主要原因是因為這類組件能為便攜式電子產品的顯示器提供背光，而應用中最常見的是需要4 V驅動電壓的單個WLED。單節鋰電池的平均電壓為3．6 V，因此業界一般認為需要在使用單節鋰電池驅動WLED的情況下使用升壓轉換器。大多數WLED驅動器都需要一個外部電感或飛電容來升高電壓，但隨著WLED技術不斷改進，其正向電壓(VF)的需求也隨之減少。目前大多數LED的VF典型值為3．2～3．5 V，最高為3．7～4 V，這意味著LED的電流為15～25 mA。探討了WLED的低電流應用與對其正向電壓的影響，并介紹TI的新款LED驅動器TPS7510，該器件是適用低電壓LED的低成本、小尺寸方案。
2 LED正向電壓
WLED與其他標準p―n結二極管類似，只有對其施加足夠的正向電壓時才能導通。當外加電壓超過閾值時，正向電流隨WLED正向電壓的增加而增加。圖1給出2種WLED的典型I―V曲線。
由圖1可簡化分析，對于典型的二極管I―V曲線，電壓超過閾值，電流急劇上升。圖1(a)中器件的正向電壓典型值為3．2 V，此時正向電流為20 mA，在整個工藝和溫度范圍內正向電壓最大值為3．7 V。因此可得出：應用升壓型DC/DC轉換器才能使用最大輸出電壓為3～4．2 V的單節鋰離子電池正確驅動WLED，然而，事實未必如此。例如，對于WLED電流為5 mA的應用就無需升壓轉換器。圖l(a)表明，驅動5 mA所需的正向電壓約2．9 V，遠遠低于數據資料中規定的驅動20 mA所需的典型電壓。采用3．6 V鋰電池驅動2．9 V輸出電壓無需升壓轉換器。
WLED的正向電壓典型值及最大值適用于不同批次和不同生產工藝的器件。數據資料中提供的I―V曲線通常適用于參數值低于典型值的器件。雖然I―V曲線適用于每款器件，但根據具體測試時器件的正向電壓曲線會向左或向右偏移。如果采用相同型號的另一個LED，典型測試條件下正向電壓測量值為3．7 V(最大額定值)，20 mA正向電流。該電壓要比典型器件的值的電壓高0．5 V，因此可得出驅動5 mA WLED需要3．4 V(2．9 V+O．5 V)的最大正向電壓。根據應用中不同的截止電壓，無需升壓轉換器驅動這一特定的5mA WLED。利用該技術很容易確定任何應用的最大正向電壓。
3 溫度變化的影響
有些應用需要WLED在極端溫度的苛刻條件下工作。溫度變化會影響LED特性，但在低電流和大電流時的影響并不一樣。圖2為典型WLED數據資料中正向電壓隨溫度的變化曲線。
圖2表明．電流較大及正向電壓較高時，溫度對其影響較大。此外，正向電壓隨溫度的升高而下降。從5 mA曲線可以看出，從室溫(25℃)變為最高額定溫度(85℃)時正向電壓下降約O．1 V。在確定所需的正向電壓時應考慮到這一點，但這一影響可忽略不計。如果某項應用需在極低的溫度下驅動LED，低輸入電壓增加正向電壓會導致亮度的變暗。
4 超小型LED驅動解決方案
驅動多個WLED的典型解決方案之一是將WLED串聯，然后用感應升壓轉換器或電荷泵驅動串聯WLED。該解決方案可以提供較大的WLED電流，需要較高的正向電壓。然而，正如先前討論的，并不是所有WLED驅動器應用都需要升壓轉換器。對于低電流WLED驅動應用則可采用更簡單、成本較低的超小型LED驅動器TPS75105。TPS75105線性電流源具有28 mV超低壓降，可驅動4個并聯WLED(2個WLED為一組，共2組)。該器件提供4個2％匹配電流路徑，用于2個單獨的WLED組。該器件采用超小型9焊球，1．5 mm2晶圓芯片級封裝(WCSP)，使用默認電流輸出時無需外部元件，因此可實現令人難以置信的超小型1．5 mm2解決方案。此外，TPS75105是TI提供的最廉價的WLED照明解決方案之一。TPS75105應用電路如圖3所示。
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