驅動白色LED的升壓式變換器MAX1848
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摘要：MAX1848以恒流驅動白色LED，在峰窩電話、PDA及其它便攜式電子產品中作背光源。
關鍵詞：白色LED；可編程軟啟動；模擬電壓亮度調節
1 引言
MAX1848是一種由升壓式DC/DC變換器加上恒流電路等組成的白色LED驅動器，在便攜式電子產品中作彩色LED的背光源。該器件的主要特點是，對串聯的白色LED恒流供電，LED的亮度一致性好；轉換率高，典型值為87％；可用模擬電壓來調節LED的亮度，并可用電平來控制LED的亮、滅；內部有高壓MOSFET作開關管，輸出功率可達0.8W；振蕩器頻率1.2MHz，其電感器及電容器可采用小容量、小尺寸元件，減小印制板的面積；工作電壓2.6V到5.5V；靜態電流1mA；輸出電壓可達13V，并有過壓保護；有可編程的軟啟動功能，可防止啟動時大的沖擊電流；有關閉控制，在關閉狀態時空耗小于0.3μA；小尺寸SOT-23封裝；工作溫度－40℃～＋85℃。該器件組成的背光源主要應用于手機及智能電話，PDA、無線手持設備，GPS及便攜式計算機等。
2 基本應用電路
MAX1848的管腳排列如圖1所示，基本應用電路如圖2所示。在圖2中，L1、D1、COUT等組成升壓式DC/DC變換器電路，其負載為串聯的三個白色LED。RSENSE為檢測流過LED的電流，RSENSE上的電壓反饋到CS端（腳7），即反饋的電壓信號與流過LED的電流成正比，進而達到電流穩定的目的。
圖1 MAX1848管腳排列
圖2 MAX1848基本應用電路
COMP端（腳1）為誤差放大器的補償端，外接一個電容器到地，這電容的容量對軟啟動有作用，每0.01μF啟動時間大約為0.833ms。
CTRL端（腳2）為LED亮度調節端，也可控制LED的亮、滅（雙模式制）。當此端加250mV到5.5V或（V＋加2V）時，將隨電壓變化起調節LED亮度作用；當此端加100mV以下電壓或接地時，器件被關閉，LED滅。
2.1 LED電流的設定
流過LED的電流ILED與CTRL端的電壓、連接在CS端的RSENSE有關，其關系式為
ILED=VCTRL/（13.33×RSENSE）
式中：VCTRL為在CTRL端的電壓（250mV到5.5V）或V＋加2V。則在VCTRL最大時，LED電流最大，LED最亮。
在實際計算時，先設定最大的VCTRL值，根據要求的ILED來確定RSENSE。一般LED的最大電流ILED(max)為15～20mA，則可用下式求出
RSENSE=
例如，ILED(max)=20mA，VCTRL(max)=2V，則RSENSE=7.5Ω。
為減小在RSENSE的損耗，可減小RSENSE。則也可以先設定RSENSE，及根據最大的ILED(max)來確定所需的VCTRL(max）值。
例如，ILED(max)=20mA，RSENSE=5Ω，則按上式可求得VCTRL(max)=1.33V。
VCTRL電壓可來自數字/模擬轉換器（DAC）
2.2 元器件的選擇
1）CIN及COUT的選擇
CIN與COUT的選擇并不嚴格，其典型值是CIN=3.3μF，COUT=1μF。適當增加CIN及COUT的容量可減小紋波電壓，但會增加尺寸及成本。CIN、COUT可選擇貼片式多層陶瓷電容器（X5R介質材料），它們有極低的串聯等效電阻（ESR）及很好的溫度穩定性。
2）CCOMP的選擇
CCOMP的容量與軟啟動時間（tss）有關，它們的關系為
tss(max)=CCOMP×
一般可按表1的情況選取。
3）電感器L1的選擇
電感器L1的大小與ILED有關，可按表1的ILED大小來選取。
4）D1的選擇
由于D1工作在1.2MHz的高頻，需要采用恢復時間小及正向壓降小的肖特基二極管。其工作電流ID(rms)與電感器的峰值電流IPEAK及LED的電流ILED有關，其關系為
ID(rms)=
可以按表1中的ILED及電感器的IPEAK來求出ID(rms)，并且要求D1的擊穿電壓大于VOUT。
表1 元器件選擇
| ILED/mA | LED數（每串LED數） | CCOMP/μF | 電感器 | |
|---|---|---|---|---|
| L/μH | IPEAK/mA | |||
| 12 | 3 | 0.22 | 56 | 80 |
| 2 | 0.1 | |||
| 20 | 3 | 0.15 | 33 | 130 |
| 2 | 0.068 | |||
| 40 | 3 | 0.1 | 15 | 260 |
| 2 | 0.047 | |||
| 60 | 3 | 0.068 | 10 | 375 |
| 2 | 0.01 | |||
3 驅動更多LED的電路
MAX1814可采用2～3個分支來驅動更多的LED。圖3是用3個分支來驅動6個LED的電路。采用3個分支（每個分支2個LED）比用2個分支（每個分支3個LED）的效率高。每一個分支的LED數必須相等。
圖3 驅動三路LED電路
為保證每個LED的亮度都差不多，則要求采用的LED必須是同一種型號的，不能采用不同型號的白色LED混用。它會由于管壓降不同、發光強度有差別而造成LCD屏幕亮度不均。
4 結語
MAX1848是高效率的升壓型DC/DC轉換器。它以調整電流而非調整電壓的方式為白色LED供電。以用于移動電話和PDA中的背光照明。該產品能激勵兩個或三個串聯形式的白色LED，消除由于不同的電壓閾值而產生的亮度差。
MAX1848轉換器工作輸入電壓在2.6～5.5V之間，可由鋰離子電池直接供電。該器件采用8腳SOT23封裝，內部包含一個N溝道MOSFET開關，其效率高達87％。輸出電壓高達13V，其輸出電流為60mA，能激勵高達三個串聯的LED。其5Ω芯片電阻可用作電阻傳感器，無須校準就能提供5％的電流公差。其它特性包括一個來自DAC的用于亮度數字控制的輸入接口。其指定工作溫度范圍在－40℃～85℃之間。
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