几种典型白光LED驱动电路

　　1、提升电源调节器驱动白光LED的电路

　　白光LED的应用使闪光灯进入更新型的应用领域，它所显出的可靠性、耐久性以及白光LED的功耗控制能力使这些器件极具吸引力。在采用白炽灯时，对器件的电源管理只是简单的开关切换。然而白光LED不能直接采用闪光灯中的电池进行工作，因为它要求的电压是介于2.8V和4V之间的，而相比之下电池电压只有 1.8V~3V。电源管理的复杂性有所增加，因为白光LED的光输出与电流相关，而白光LED的特征与电压呈现出极端非线性的关系。解决此问题的方法之一是提高电源的电流限制能力。

　　采用提升电源调节器驱动白光LED的电路如图1所示。提升电源调节器TPS6200×可以产生白光LED所需要的高电压。内部升压功率级可连接VIN与PGND端，从而为输出引脚L提供电流。此电路通过打开输出端开关进行工作，从而可以连接电感器L1上的电池电压。一旦电感器L1储存了足够的能量，输出端开关立即关闭。电感器电流可驱动开关节点切换到负极，并驱动输入端的能量转移到输出电容器C1中。

　　由于输出端与输入端的开关是MOSFET管，因此压降低于二极管方案，从而可以实现高的效率。调节器TPS6200×通过检测电阻器能监控流经白光LED 的电流，同时将检测电压与内部的0.45V参考电压进行对比，以实现调节功能。因此，电流与照度是检测电阻器电压的函数。虽然TPS6200×的内部参考电压比其他大多数变换器的电压要低，但也会造成功率损耗。在采用2.8~4V的白光LED电压时，其效率将降低10%~14%。应通过降低电阻器的阻值并采用放大器实现低电压，以降低这种损耗。

图1　提升电源调节器驱动白光LED的方案
 

　　图2示出了在350mA电流调整点时的负载电流调节与升压电压的效率曲线。在正常的电池电压范围内，工作效率可达到80%以上，但是随着电池电压降低到寿命终点值，效率会降低。另外，图2还说明了有无检测电阻的影响。在输入电压较高时，效率接近95%，而在输入电压较低时，效率将降到80%。曲线的趋势源自两个相关的效应：一是在高输入电压下，输入电流和开关电流较低，因此传导和开关损耗较低；二是与自耦变压器极其类似，升压功率级不处理总输入功率。功率级处理的功率量与升压电压相关，或者与输入电压和白光LED电压之间的压差相关。

　　在此设计中，白光LED的电压大约为8.7V，因此，在8.2V的高压线路上，功率级只处理功率的6%[（8.7-8.2）/8.7]。在电流高得多的低压线路上，功率级要处理8.2V时的4倍功率，即24%的功率。

图2　电路的效率曲线
 

　　2、白光LED的控制电路

　　白光LED为电流驱动器件，光输出强度由流过LED的电流决定。图3所示的是由电压源和限流电阻构成的一种简单偏置电路，流过白光LED的电流由下式确定：
　　IDIODE=（VCC-VF）/（RLIM+RDS（ON）） （1）

图3　LED偏置电路
 

　　这种方式的成本较低，但要求不同二极管的正向电压VF要一致。图4、图5表示25℃时白光LED的正向电压（典型值）与导通电流的关系曲线。从电流指标可以看出，对于GaAsP白光LED，VF可以上升到2.7V（+40%）；对于InGaN白光LED，VF可以上升到4.2V（+20%）。如果系统中需要多只白光LED，如移动电话背板显示器采用8只白光LED，则按照图6的设计方案将需要多个限流电阻，占用较大的线路板面积。

图4　典型GaAsP正向电压与导通电流的对应关系