探討低電流應(yīng)用及其對(duì)WLED正向電壓的影響

　　白色發(fā)光二極管（WLED）的應(yīng)用已獲得迅速推廣，主

　　要塬因在于可將其用于為便攜式電子顯示屏提供背

　　景照明。通常認(rèn)為單個(gè)WLED的驅(qū)動(dòng)電壓為4V。由

　　于鋰離子電池的平均電壓是3.6V，業(yè)界普遍認(rèn)為用

　　單體鋰離子電池為WLED供電需要使用升壓轉(zhuǎn)換器。

　　因此眾多用于驅(qū)動(dòng)WLED的IC應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)而生，其中大

　　多數(shù)都需要外接電感器或者飛跨電容器 （Flying

　　capacitor）才能提高足夠的電池電壓。由于WLED技

　　術(shù)不斷發(fā)展成熟，對(duì)正向電壓的要求也在不斷降

　　低。目前，市場(chǎng)上眾多LED的典型正向電壓（VF）介于

　　3.2V～ 3.5V之間，極高額定電壓范圍為3.7V ～ 4V。

　　產(chǎn)品說(shuō)明書通常規(guī)定，上述電壓情況下的LED電流

　　范圍大約在15mA ～ 25mA之間。本簡(jiǎn)報(bào)將探討低

　　電流應(yīng)用及其對(duì)WLED正向電壓的影響。此外，本

　　文還將介紹德州儀器（TI）可有效驅(qū)動(dòng)上述較低正向電

　　壓LED的全新LED驅(qū)動(dòng)器—TPS75105，該款解決方

　　案不僅尺寸更加緊湊小巧，而且具有更低的成本。

　　LED正向電壓

　　

　　WLED與其他標(biāo)準(zhǔn)的p-n結(jié)二極管類似，只有當(dāng)施加

　　足夠的正向電壓時(shí)才能傳導(dǎo)電流。正向電流超過(guò)閥

　　值后，就會(huì)隨著WLED的正向電壓的上升而相應(yīng)增

　　加。圖1顯示了WLED的典型I-V曲線。

　　該圖非常簡(jiǎn)單。與典型的二極管I-V曲線一樣，電

　　流在電壓越過(guò)閥值后會(huì)隨電壓的上升相應(yīng)地迅速

　　增加。如圖1所示，將器件的典型正向電壓指定為

?

　　? 使用觸摸屏控制器的輔助輸入

　　? 驅(qū)動(dòng)WLED不一定需要4V電壓

　　? 針對(duì)單電池手持式應(yīng)用的主機(jī)側(cè)燃料計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮事項(xiàng)

　　? 在反相降-升壓拓?fù)渲惺褂?a href='http://www.wenjunhu.com/tags/降壓轉(zhuǎn)換器/' target='_blank' class='arckwlink_none'>降壓轉(zhuǎn)換器

　　? 如欲下載該版本，敬請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：www.ti.com/aaj

　　3.2V，此時(shí)隨著工藝與溫度的變化正向電流 為

　　20mA、極大電壓為3.7V。這樣的話，用輸出電壓范圍為3V ～ 4.2V的單節(jié)鋰離子電池供電就要求采用升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器才能正確驅(qū)動(dòng)WLED，但這不是

　　必須的。例如，在電流為5mA的WLED應(yīng)用中，如

　　圖1中的曲線所示，驅(qū)動(dòng)5mA所需的正向電壓約為

　　2.9V，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于參數(shù)表中規(guī)定的驅(qū)動(dòng)20mA時(shí)所需

　　的典型電壓。采用3.6V的鋰離子電池驅(qū)動(dòng)2.9V輸出

　　就無(wú)需使用升壓轉(zhuǎn)換器了。

　　（mA）100

　　10

　　I

　　F

　　Current，

　　Forward1

　　0.12.0

　　3.0 4.0 5.0 6.0

　　Forward Voltage， VF （V）

　　圖 1. 典型的WLED I-V曲線1

　　

　　The platform bar is a trademark of Texas Instruments. ? 2008 TI

　　為了控制批量生產(chǎn)中不同批次間工藝與制造的差

　　異性，規(guī)定了WLED的標(biāo)準(zhǔn)值和極大值。參數(shù)表中

　　提供的I-V曲線通常是部件在典型規(guī)范下的情況。雖

　　然該曲線形狀對(duì)制造的每種部件均有效，但該曲線

　　會(huì)右移或者左移，這要取決于器件測(cè)試條件下的正

　　向電壓的情況。如果我們采用與上一個(gè)范例中部件

　　號(hào)相同的另一個(gè)LED，則正向電壓在典型測(cè)試條件

　　下（20mA正向電流）的測(cè)量值為3.7V（極高額定值）。該

　　電壓比典型器件高 0.5V，相當(dāng)于在 5mA下驅(qū)動(dòng)

　　WLED所需的極大正向電壓為3.4V（2.9V+0.5V）。根

　　據(jù)該應(yīng)用的截止電壓，在5mA工作條件下無(wú)需采用

　　升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)驅(qū)動(dòng)這種WLED。本方案使得在確定

　　任何應(yīng)用的極大正向電壓時(shí)都非常方便。

　　小型LED驅(qū)動(dòng)器解決方案

　　超小型TPS75105 LED驅(qū)動(dòng)器IC是一款針對(duì)低電流

　　WLED應(yīng)用的較低成本的簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)器。TPS75105

　　屬于線性電流源，具有28mV的超低壓降，可用于驅(qū)

　　動(dòng)兩個(gè)獨(dú)立組中的4個(gè)并聯(lián)WLED。該器件可在兩個(gè)

　　單獨(dú)啟用組中提供4個(gè)2%匹配的電流路徑。該解決

　　方案采用9球柵、1.5平方毫米芯片級(jí)封裝（WCSP），

　　采用默認(rèn)電流輸出時(shí)無(wú)需外接組件，因而才能實(shí)現(xiàn)

　　1.5平方毫米的小尺寸。圖2顯示了TPS75105的應(yīng)用

　　電路。

　　鑒于線性穩(wěn)壓器以低效率著稱，因則初看采用低

　　壓降線性電路來(lái)驅(qū)動(dòng)LED似乎不可行，然而人們往

　　VBATT

　　

　　TPS75105

　　VIN D1A

　　VENAENAD2A

　　VENB ENB

　　D1B

　　D2B

　　ISET

　　GND

　　圖 2. TPS75105 應(yīng)用電路

　　100

　　95

　　90

　?。?）85

　　80

　　Efficiency

　　75 VLED = 3.4 V

　　70 VLED = 3.3 V

　　VLED = 3.2 V

　　65

　　VLED = 3.1 V

　　60 VLED = 3 V

　　55 VLED = 2.9 V

　　50 33.23.43.63.844.2

　　Input Voltage （V）

　　

　　圖 3. TPS75105 LED效率

　　往并不真正了解LDO的效率。LDO的效率完全取決

　　于輸入/輸出電壓的比率，因此驅(qū)動(dòng)WLED有可能實(shí)

　　現(xiàn)非常高的效率。例如，用3.6V的鋰離子電池輸入

　　驅(qū)動(dòng)3V WLED可實(shí)現(xiàn)83%的LED 效率。圖3顯示了

　　鋰離子電池電壓范圍內(nèi)數(shù)種不同WLED正向電壓條

　　件下TPS75105的效率數(shù)據(jù)。采用TPS75105實(shí)現(xiàn)

　　LED的效率與其他WLED驅(qū)動(dòng)器解決方案相比毫不遜

　　色，甚至更出色。

　　結(jié)論

　　評(píng)估LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用時(shí)，應(yīng)特別考慮應(yīng)用要求的電

　　流量。如果要求的電流明顯低于應(yīng)用中WLED VF指

　　定的電流，則應(yīng)參考WLED參數(shù)表中的I-V曲線，以

　　確定應(yīng)用的實(shí)際VF。該應(yīng)用可使用TPS75105等低壓

　　降線性電流源來(lái)實(shí)現(xiàn)小尺寸與低成本的解決方案，

　　同時(shí)還不會(huì)有損于開(kāi)關(guān)升壓轉(zhuǎn)換器的效率。

　　如欲參閱本文的完整版，敬請(qǐng)參見(jiàn)參考文文獻(xiàn)2。

　　本文章?lián)碛懈S富的WLED信息，不僅針對(duì)溫度變

　　化進(jìn)行了探討，而且還以TPS7510x在鋰離子電池放

　　電曲線上的LED效率為例進(jìn)行了說(shuō)明。

　　白色發(fā)光二極管（WLED）的應(yīng)用已獲得迅速推廣，主

　　要塬因在于可將其用于為便攜式電子顯示屏提供背

　　景照明。通常認(rèn)為單個(gè)WLED的驅(qū)動(dòng)電壓為4V。由

　　于鋰離子電池的平均電壓是3.6V，業(yè)界普遍認(rèn)為用

　　單體鋰離子電池為WLED供電需要使用升壓轉(zhuǎn)換器。

　　因此眾多用于驅(qū)動(dòng)WLED的IC應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)而生，其中大

　　多數(shù)都需要外接電感器或者飛跨電容器 （Flying

　　capacitor）才能提高足夠的電池電壓。由于WLED技

　　術(shù)不斷發(fā)展成熟，對(duì)正向電壓的要求也在不斷降

　　低。目前，市場(chǎng)上眾多LED的典型正向電壓（VF）介于

　　3.2V～ 3.5V之間，極高額定電壓范圍為3.7V ～ 4V。

　　產(chǎn)品說(shuō)明書通常規(guī)定，上述電壓情況下的LED電流

　　范圍大約在15mA ～ 25mA之間。本簡(jiǎn)報(bào)將探討低

　　電流應(yīng)用及其對(duì)WLED正向電壓的影響。此外，本

　　文還將介紹德州儀器（TI）可有效驅(qū)動(dòng)上述較低正向電

　　壓LED的全新LED驅(qū)動(dòng)器—TPS75105，該款解決方

　　案不僅尺寸更加緊湊小巧，而且具有更低的成本。

　　LED正向電壓

　　

　　WLED與其他標(biāo)準(zhǔn)的p-n結(jié)二極管類似，只有當(dāng)施加

　　足夠的正向電壓時(shí)才能傳導(dǎo)電流。正向電流超過(guò)閥

　　值后，就會(huì)隨著WLED的正向電壓的上升而相應(yīng)增

　　加。圖1顯示了WLED的典型I-V曲線。

　　該圖非常簡(jiǎn)單。與典型的二極管I-V曲線一樣，電

　　流在電壓越過(guò)閥值后會(huì)隨電壓的上升相應(yīng)地迅速

　　增加。如圖1所示，將器件的典型正向電壓指定為

?

　　? 使用觸摸屏控制器的輔助輸入

　　? 驅(qū)動(dòng)WLED不一定需要4V電壓

　　? 針對(duì)單電池手持式應(yīng)用的主機(jī)側(cè)燃料計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮事項(xiàng)

　　? 在反相降-升壓拓?fù)渲惺褂媒祲恨D(zhuǎn)換器

　　? 如欲下載該版本，敬請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：www.ti.com/aaj

　　3.2V，此時(shí)隨著工藝與溫度的變化正向電流 為

　　20mA、極大電壓為3.7V。這樣的話，用輸出電壓范圍為3V ～ 4.2V的單節(jié)鋰離子電池供電就要求采用升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器才能正確驅(qū)動(dòng)WLED，但這不是

　　必須的。例如，在電流為5mA的WLED應(yīng)用中，如

　　圖1中的曲線所示，驅(qū)動(dòng)5mA所需的正向電壓約為

　　2.9V，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于參數(shù)表中規(guī)定的驅(qū)動(dòng)20mA時(shí)所需

　　的典型電壓。采用3.6V的鋰離子電池驅(qū)動(dòng)2.9V輸出

　　就無(wú)需使用升壓轉(zhuǎn)換器了。

　　（mA）100

　　10

　　I

　　F

　　Current，

　　Forward1

　　0.12.0

　　3.0 4.0 5.0 6.0

　　Forward Voltage， VF （V）

　　圖 1. 典型的WLED I-V曲線1

　　

　　The platform bar is a trademark of Texas Instruments. ? 2008 TI

　　為了控制批量生產(chǎn)中不同批次間工藝與制造的差

　　異性，規(guī)定了WLED的標(biāo)準(zhǔn)值和極大值。參數(shù)表中

　　提供的I-V曲線通常是部件在典型規(guī)范下的情況。雖

　　然該曲線形狀對(duì)制造的每種部件均有效，但該曲線

　　會(huì)右移或者左移，這要取決于器件測(cè)試條件下的正

　　向電壓的情況。如果我們采用與上一個(gè)范例中部件

　　號(hào)相同的另一個(gè)LED，則正向電壓在典型測(cè)試條件

　　下（20mA正向電流）的測(cè)量值為3.7V（極高額定值）。該

　　電壓比典型器件高 0.5V，相當(dāng)于在 5mA下驅(qū)動(dòng)

　　WLED所需的極大正向電壓為3.4V（2.9V+0.5V）。根

　　據(jù)該應(yīng)用的截止電壓，在5mA工作條件下無(wú)需采用

　　升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)驅(qū)動(dòng)這種WLED。本方案使得在確定

　　任何應(yīng)用的極大正向電壓時(shí)都非常方便。

　　小型LED驅(qū)動(dòng)器解決方案

　　超小型TPS75105 LED驅(qū)動(dòng)器IC是一款針對(duì)低電流

　　WLED應(yīng)用的較低成本的簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)器。TPS75105

　　屬于線性電流源，具有28mV的超低壓降，可用于驅(qū)

　　動(dòng)兩個(gè)獨(dú)立組中的4個(gè)并聯(lián)WLED。該器件可在兩個(gè)

　　單獨(dú)啟用組中提供4個(gè)2%匹配的電流路徑。該解決

　　方案采用9球柵、1.5平方毫米芯片級(jí)封裝（WCSP），

　　采用默認(rèn)電流輸出時(shí)無(wú)需外接組件，因而才能實(shí)現(xiàn)

　　1.5平方毫米的小尺寸。圖2顯示了TPS75105的應(yīng)用

　　電路。

　　鑒于線性穩(wěn)壓器以低效率著稱，因則初看采用低

　　壓降線性電路來(lái)驅(qū)動(dòng)LED似乎不可行，然而人們往

　　VBATT

　　

　　TPS75105

　　VIN D1A

　　VENAENAD2A

　　VENB ENB

　　D1B

　　D2B

　　ISET

　　GND

　　圖 2. TPS75105 應(yīng)用電路

　　100

　　95

　　90

　?。?）85

　　80

　　Efficiency

　　75 VLED = 3.4 V

　　70 VLED = 3.3 V

　　VLED = 3.2 V

　　65

　　VLED = 3.1 V

　　60 VLED = 3 V

　　55 VLED = 2.9 V

　　50 33.23.43.63.844.2

　　Input Voltage （V）

　　

　　圖 3. TPS75105 LED效率

　　往并不真正了解LDO的效率。LDO的效率完全取決

　　于輸入/輸出電壓的比率，因此驅(qū)動(dòng)WLED有可能實(shí)

　　現(xiàn)非常高的效率。例如，用3.6V的鋰離子電池輸入

　　驅(qū)動(dòng)3V WLED可實(shí)現(xiàn)83%的LED 效率。圖3顯示了

　　鋰離子電池電壓范圍內(nèi)數(shù)種不同WLED正向電壓條

　　件下TPS75105的效率數(shù)據(jù)。采用TPS75105實(shí)現(xiàn)

　　LED的效率與其他WLED驅(qū)動(dòng)器解決方案相比毫不遜

　　色，甚至更出色。

　　結(jié)論

　　評(píng)估LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用時(shí)，應(yīng)特別考慮應(yīng)用要求的電

　　流量。如果要求的電流明顯低于應(yīng)用中WLED VF指

　　定的電流，則應(yīng)參考WLED參數(shù)表中的I-V曲線，以

　　確定應(yīng)用的實(shí)際VF。該應(yīng)用可使用TPS75105等低壓

　　降線性電流源來(lái)實(shí)現(xiàn)小尺寸與低成本的解決方案，

　　同時(shí)還不會(huì)有損于開(kāi)關(guān)升壓轉(zhuǎn)換器的效率。

　　如欲參閱本文的完整版，敬請(qǐng)參見(jiàn)參考文文獻(xiàn)2。

　　本文章?lián)碛懈S富的WLED信息，不僅針對(duì)溫度變

　　化進(jìn)行了探討，而且還以TPS7510x在鋰離子電池放

　　電曲線上的LED效率為例進(jìn)行了說(shuō)明。