利用LDO改善白光LED的匹配度(圖)

白光led與熒光燈相比具有使用簡單、成本低的優勢，與白熾燈相比可以提供真正的白色光，因此，其用量在最近幾年呈現出穩步上升的趨勢，在手持式產品中被廣泛用作閃光燈、顯示器背光等。當然，在實際應用中針對白光led也存在一些有待解決的技術問題。

　　選用白光led最明顯的問題是產品的匹配性差，按照白光led的典型規格，電流為20ma時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，穩壓源不是合理的解決方案。當然，利用相同的電流驅動每只led可以獲得均勻亮度，但成本很高。在許多應用中只是簡單地用一個固定偏置電壓和鎮流電阻驅動led，如圖1所示。
　　按照圖1設計電路通常可以得到相當好的亮度匹配。但對于大批量生產的用戶，同一批次的產品具有相當一致的特征指標，但批次之間一致性較差。這就需要對每一批新的led進行測試、為其配置鎮流電阻。如果存在多個led供貨商問題將更加嚴重。為詳細描述上述問題，選用三個廠商的led（分別用a、b、c表示）按照圖1所示電路作了以下測試，標號為a的led選自一級白光led供貨商，標號為b的led選自二級白光led供貨商，標號為c的led是從電子配套市場購買的廉價led。測試結果如表1所示。
表1 不同廠商led的測試結果

　　從表1可以看出，同一廠商的led匹配性較好，特別是來自規模較大的供貨廠家的產品（a、b兩種led），三家廠商led電流的平均均方誤差為0.54。不同廠商的白光led在采用相同偏置電壓、相同的鎮流電阻時電流差別較大，均方誤差為3.27ma。單獨調節每只led的電流或至少對其中一只led的電流進行調節可以提高不同廠商或同一廠商不同批次led的一致性，但這需要相當昂貴的芯片。在對成本要求苛刻的產品中，可以利用低壓差線性穩壓器（ldo）改善led的一致性，無需選擇阻值不同的鎮流電阻，具體電路如圖2所示。圖中ldo工作在穩壓-穩流模式下，根據一只led的正向電壓的變化自動調節偏置電壓。
　　為考核圖2電路性能，將上述a、b、c三種led按照圖2電路連接進行了測試，測試結果如表2。從表2可以計算出，相同廠商led電流的一致性略有下降（圖2所得結果為0.77ma，圖1所得結果為0.54ma），但不同廠商的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。

表2 利用圖2電路測試三種不同廠商led的結果

　　圖2電路需選擇帶有外部電壓調節引腳的ldo，如max8863，其反饋門限為1.25v（vset）。選用sot23封裝的ldo可提高系統的性價比，因為多數sot23封裝的ldo帶有關斷控制，從而省去了圖1電路中控制led通/斷的n溝道mosfet。另外，ldo還具有較寬的輸入電壓范圍，當與其他電路共用同一+5v電源時可以提供較高的電源抑制比（psrr）。
　　圖3電路是對圖2電路的修正，每只led的電流為15ma，適合便攜產品的背光源要求。max8863可以驅動8只led，每只led電流為15ma。當led正向電壓較低，或鎮流電阻的電流低于15ma時，所允許的輸入電壓更低。