在手機照相機光源應用領域驅動大電流LED的高性能技術(04-100)

　　在升壓拓撲結構下，輸入電流保證大于或等于輸出電流。由于LED正向電壓通常比電池電壓低，即使在最好的情況下，相對于降壓或全橋拓撲結構其升壓效率也是非常低。而且，由于升壓型轉換器無法良好控制低于VIN的輸入電壓，因此需要一個相對較高值的FB電壓以保證穩壓器總是升壓。這對調整高VIN和低VLED條件下的LED電流是必需的。由于ILED * VFB代表額外的功耗，因此對高VFB的需要會進一步損失效率。在大多數大電流相機光源應用中，普通升壓拓撲結構的PLED/PIN效率在60%到70% 之間。因為具有典型的大電流LED的特點，一個優化的LED驅動器應適用于降壓和升壓 DC/DC 轉換，同時能夠于最小壓降范圍內在電流控制電路中調整LED的電流。

　　如果在一個相機光源中使用2個或更多的并聯LED，由于在任何2個LED之間的正向壓降會有很大的變化，因此額外需要一些保證電流匹配精度的器件。最明顯的方法是將LED串聯，這樣升壓型轉換器能夠很好的工作。然而，如果需要并聯連接，解決方案必須能夠對每個LED提供獨立的電流控制。在任何一種方式下，電流控制電路在電流感測電阻上應產生盡可能低的壓降。相機光源應用中的另一個復雜點是從具有低至微安級正向電流的大電流LED中出現可見光。沒有固有的LED斷接，需要將一個獨立的開關串聯在LED上，保證在關斷時，LED上不會有電流流過。

　　用大功率LED產生可見光的基本工作是非常簡單的，但是在現有設計上要產生高性能電源和電流控制解決方案就非常困難。在這些應用中，沒有專門的電源IC來解決上述問題的話，電池壽命仍會受到損失。凌特公司的LTC3453是專門在大電流相機光源領域中優化效率、準確度以及控制LED電流的產品(見圖1)。

　　LTC3453利用了一個同步的降壓-升壓型電源結構和可編程的低壓降電流源以調整LED電流。器件根據VIN和LED正向電壓，在同步降壓、同步升壓、以及4個開關降壓-升壓模式下自動轉換。每個電流源都具有自己獨立的控制環路，能夠在非常低的LED引腳電壓下調整電流以減少功耗。真正的LED斷接可通過關斷電流源來實現。4個LED電流源(LED 1到LED 4)可與并聯連接的LED使用，或連在一起以共同驅動單個大輸出的LED。通過需要保證所有電流源處于穩壓狀態下的最低電壓調節VOUT可使整體效率優化。在同步降壓-升壓拓撲結構下，于整個鋰離子電池和LED正向電壓范圍內，"手電筒”模式的效率可大于90%，比普通升壓解決方案提高了20% 到30%。

　　結語

　　隨著3G網絡使手機具備更多新的應用，這使對器件性能躍進的需求不斷加增。能牽動市場的新特點 (如用內置照相機光源集成的照相機) 在性能上正快速改變，一般情況下都使已經不堪重負的電池負擔更重。如LTC3453專為高性能而設的器件為滿足手機設計者對快速變化的需求并在新應用中對電池壽命有最小影響的解決方案是非常重要。■