降壓/升壓電荷泵穩(wěn)壓器采用1.6V至5.5V寬輸入為白光LED供電

MAX1759升壓/降壓電荷泵穩(wěn)壓器巧妙地利用反饋網(wǎng)絡(luò)，以恒定電流為白光LED供電。電荷泵的 1x/2x 模式可提供高效率，特別是在兩節(jié) NiMH 和/或堿性應(yīng)用中。

介紹

自幾年前發(fā)明以來(lái)，白光發(fā)光二極管（LED）一直在穩(wěn)步普及。由于它們提供比白熾燈泡更白的光和更長(zhǎng)的使用壽命，并且比熒光燈管更易于使用，因此它們?cè)诟鞣N照明應(yīng)用中穩(wěn)步獲得市場(chǎng)份額，例如手持電子設(shè)備中的手電筒和顯示器背光。然而，白光LED存在自己的一系列技術(shù)問(wèn)題。

電池供電設(shè)備的一個(gè)明顯問(wèn)題是白光LED的高正向電壓，在3mA時(shí)通常為6.20V，通常規(guī)定為最小3.0V至最大4.0V。一旦增加了鎮(zhèn)流電阻的壓降，所需的偏置電壓甚至更高;因此，典型的電池系統(tǒng)需要一個(gè)升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器。最近，幾家IC制造商推出了各種電荷泵和電感升壓轉(zhuǎn)換器IC，專(zhuān)用于驅(qū)動(dòng)白光LED;然而，在撰寫(xiě)本文時(shí)，這些IC都不支持從兩節(jié)鎳氫電池或堿性電池組進(jìn)行低壓操作。此外，其中一些專(zhuān)用IC在提供5V輸入時(shí)無(wú)法正確調(diào)節(jié)甚至無(wú)法正確關(guān)斷，例如來(lái)自墻上適配器。

雖然MAX1759降壓/升壓電荷泵從未用于白光LED偏置應(yīng)用，但它是首款在1.6V至5.5V寬輸入范圍內(nèi)調(diào)節(jié)白光LED的電荷泵。如圖1所示，MAX1759將從輸入端偏置15mA的LED電流，輸入包括兩節(jié)NiMH電池、兩節(jié)堿性電池、三節(jié)NiMH電池、三節(jié)堿性電池、單節(jié)Li+電池、2.5V或3.3V穩(wěn)壓I/O電壓、5V墻上適配器或這些任意組合，用于靈活的系統(tǒng)。與大多數(shù)電荷泵不同，該 IC 集成降壓模式，用于對(duì) 5V 輸入進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，內(nèi)部電路在關(guān)斷時(shí)完全斷開(kāi)輸出，從而消除了關(guān)斷時(shí)的 LED 漏電流和相關(guān)的電池消耗。其他特性包括通過(guò)/SHDN引腳實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光，以及用于短路保護(hù)的折返電流限制。

圖1.MAX1759降壓/升壓電荷泵在15.1V至6.5V寬輸入電壓范圍內(nèi)偏置5mA白光LED。

利用MAX1759的外部反饋能力和獨(dú)特的電阻連接，自動(dòng)調(diào)節(jié)偏置電壓，以減小LED批次間或制造商間的差異。

效率和電池電流與電池電壓的關(guān)系如圖2所示。數(shù)據(jù)是使用非常典型的LED獲取的，正向電壓為3.6V，電流為20mA，因此，非典型LED應(yīng)該會(huì)有一些變化。由于升壓模式采用2倍電荷泵配置，因此針對(duì)兩節(jié)NiMH或堿性電池的效率進(jìn)行了優(yōu)化。然而，從數(shù)據(jù)中可以看出，在低于1.9V的極低輸入電壓下，預(yù)計(jì)LED會(huì)有一些調(diào)光。對(duì)于 2 芯手電筒，這種在電池壽命結(jié)束時(shí)的調(diào)光是可取的，因?yàn)橐恍╇姵仉娏坎蛔愕木鎸?shí)際上是一種安全功能。

圖2.圖1所示電路的效率和電池電流隨電池電壓而變化，特別是在大約1.2V輸入下從4倍降壓模式轉(zhuǎn)換到25倍升壓模式時(shí)。

審核編輯：郭婷