高效的白光LED驅(qū)動電路設計

自從蜂窩電話和便攜式游戲機采用彩色液晶顯示屏后，市場上就出現(xiàn)了對高亮度純色背景光源的大量需求，白光二極管被認為是目前市場上可以獲得的最好的背景光源。本文介紹XC9103和XC6367兩個系列常用白光LED驅(qū)動IC的特點和驅(qū)動電路的設計。




常用驅(qū)動電路介紹

圖為常用的串聯(lián)LED驅(qū)動電路原理圖，圖中驅(qū)動IC為XC9103系列DC轉(zhuǎn)換器，該電路具有以下特點：




1. 可以將白光LED串聯(lián)使用，不論連接的LED數(shù)量有多少，只需一個電阻就可以向它們提供恒定電流；




2.減少了元器件數(shù)量，進一步降低了電路的整體功耗；




3. 各個白光LED正向電壓的不同不會影響白光LED的工作電流；




4. 用一個電阻就可以調(diào)整白光LED的工作電流；




5. 幾乎不做任何其它的改動，就可以隨意改變白光LED的連接數(shù)量；




6. 利用陶瓷電容可以獲得低的紋波噪聲，并延長電路使用壽命；




7. 可以大大節(jié)省電路空間：XC9105和FET+SD都采用SOT23封裝，線圈的最大厚度只有1.2毫米，輸入和輸出電容均采用陶瓷電容。




當采用XC9103系列器件時，可以采用陶瓷電容作為CL電容來抑制有害的信號輻射。




圖中的升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器用于輸出驅(qū)動LED的恒定驅(qū)動電流，LED驅(qū)動電流值等于FB控制電壓除以所連電阻的阻值。XC9103的FB控制電壓為0.9V，XC6367的FB控制電壓為1.0V。因此通過改變電阻值，可以將LED驅(qū)動電流調(diào)整到所需的數(shù)值。DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓等于LED的正向電壓加上FB終端電壓，如果LED數(shù)量大于1時，輸出電壓為FB終端電壓加單個LED的正向電壓與LED的數(shù)量的乘積。

圖中LED的驅(qū)動電流可以通過下式計算：




ILED=VFB /RFB2




上式中ILED為LED驅(qū)動電流，VFB為FB引腳控制電壓。XC9103的FB控制電壓為0.9V，SC6367的FB控制電壓為1.0V。圖中的RFB2電阻值為47歐姆，因此LED的驅(qū)動電流為19mA。效率為LED上的電壓降與驅(qū)動電流的乘積相對于輸入電壓與輸入電流乘積的百分比：




VLED×ILED/(VIN×IIN)×100%




其中VLED為LED上的電壓降。




當采用XC6367系列器件時不需要RSEN電阻，采用221μF 的鉭電容作為輸出電容CL。




驅(qū)動電路設置




圖中所列出的外部器件額定值是在VIN=3.0V時只允許連接4個白光LED。如果要點亮5個或5個以上的白光LED，則必須提高VIN電壓，或選擇額定電流值更高的電感線圈或場效應管，并且所選器件的直流電阻要更小。




當LED前端電壓Vf=3.5V時，在白光LED數(shù)量不多于兩個的條件下，VDD和VCE可以從VOUT得到，此時可以去掉電容CDD；當白光LED數(shù)量在3個或3個以上時，由于VOUT會超過10V，因此VDD只能從VIN獲得。




驅(qū)動電路的效率計算公式為：效率(EFFI%)=白光LED上的電壓×白光LED上的電流×100/輸入電壓×輸入電流。LED連接方式的不同，電路的效率也會有很大的差異。表1為LED串聯(lián)和并聯(lián)的效率值比較,可以發(fā)現(xiàn)LED數(shù)量增多，電路的效率就越高，相同LED數(shù)量條件下，串聯(lián)的效率遠高于并聯(lián)的效率。




如上所述，在輸出端需要把白光LED與電阻串聯(lián)起來使用。如果使用4個以上的白光LED，需要選用額定電流值較高的線圈。
 

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