驅動白色LED背景照明的微型穩壓器

引言

手持信息家電中彩色LCD顯示的出現引發了對微型、明亮的白色背景照明的需求。幸運的是最近商品化的高亮度白色LED能提供理想的解決方案。這些微型LED能提供充足的白色光而沒有脆度問題，和通常用在筆記本計算機中的熒光背景照明有關的成本問題。然而，它們卻有一個問題——白色LED的正向電壓可高達4V，這不能直接用單節鋰離子電池為它們供電。

本文描述了升壓和調節鋰離子電池電壓為白色LED供電的幾種不同電路。這些電路能為驅動多個白色LED提供足夠的功率并且足夠小地適用于蜂窩電話和掌上計算機。

電路描述

圖1示出一個很小的電荷泵DC/DC變換器，它能為4個白色LED供電，每個正向電流需15mA用于背景照明。在此應用中所用的LTC1754-5是一款微型器件，它不用任何電感器即能給出穩壓的5V輸出。整個電路所占電路板空間小于0.1in2（不包括LED）而且可直接由鋰離子電池供電。

可以用LTC1682構成恒流背景照明電源。這種結構具有如下優點：第一，它直接控制LED電流而與LED上的正向壓降無關；此外，LTC1682的輸出由片上線性穩壓器穩壓，使得輸出到LED的電壓有非常低的噪聲。輸出紋波小于4mV并消除了在靈敏蜂窩電話應用中的危險的RF干擾。單節鋰離子電池LTC1682的大電流輸出可為5個并聯LED（每個15mA）供電。具體電路示于圖2。

對于需要更多白色LED或較高效率的應用，可用LT1615升壓變換器來驅動串聯連接的LED。圖3所示的高效率電路可為8個LED提供恒流驅動。驅動8個串聯的白色LED需要有29V左右的輸出，而由于在LTC1615內部36V、350mA開關變換器，因而做到這樣是可能的。電路的恒流設計保證相同的LED電流流經所有的串聯LED，并與各LED之間正向壓差。盡管此電路設計工作在單鋰離子電池（2.5V～4.2V），但LT1615也能工作在1V輸入。

亮度控制

把PWM信號加到任何背景照明電路的SHDN引腳均可控制LED的亮度。因為在這些DC/DC變換器中含有“soft-start”（“軟啟動”）電路，所以在SHDN引腳變高態之后輸出電壓不能立即上升。因此，建立PWM信號的范圍為200Hz，PWM信號太快會使亮度控制呈現非線性，而太慢會觀察到閃爍。也可以在DC/DC變換器的輸出和地之間放置一個電阻，（與LED負載并聯）使在停機期間對輸出放電。所選擇的電阻在DC/DC變換器工作時應消耗大約1mA的電流。用LTC1682時不需要并聯電阻，因為它內部包含了放電電路。

作為用PWM控制的另一種選擇，DAC輸出也可以用來控制圖2和圖3中LED的亮度。如圖4所示，用DAC輸出來控制LED的亮度是靠改變RPROGRAM上的電壓。由于穩壓器將保持反饋電壓恒定，所以改變DAC電壓將影響流經LED的電流。DAC電壓越低亮度就越高，而高DAC電壓使LED亮度變低。

結語

本文給出幾種適合驅動白色LED的微型升壓變換器實例。這些電路包含合乎需要的特性，如恒流LED驅動、低噪聲（對于蜂窩電話應用是重要的）、亮度控制和低電壓輸入（LT1615）。