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电池供电产品的LED控制问题

发布时间:2008/5/26 0:00:00 访问次数:546

        

    

    

    来源:单片机与嵌入式系统应用 作者:maxim公司 andy fewster文 魏 智

    

    摘要:白光led具有使用简单、成本低的特点,其用量在最近几年呈现出稳步上升的趋势,在例携式产品中被广泛用作闪光灯、显示器背光等。本文介绍几种白光led的驱动方案。

    

    关键词:白光led 便携式产品 dc-dc转换器

    

    1 概述

    

    led为电流驱动器件,光输出强度由流过二极管的电流决定。图1是由电压源和限流电阻构成的一种简单偏置电路,流过led的电流由下式确定:idiode=(vcc-vf)/[rlim+rds(on)]这种方式成本较低,但不同的二极管vf(正向电压)的参数一致。图2、图3表示25℃时led的正向电压(典型值)与导通电流关系曲线。从电流指标可以看出:对于gaasp二极管,vf可以上升到2.7v(+40%);对于ingan二极管,vf可以上程式到4.2v(+20%)。如果系统中需要多个led,如蜂窝电话背板显示器采用8个led,则按照图1的设计方案将需要多个限流电阻,占用较大的线路板面积。

    

    

    

    如果将vcc增大到vf的10倍以上可以减少vf变化的影响,但耗电较大,不符合电池供电产品的需求。对于采用单片li+电池供电的系统,li+电池电压的变化范围为4.2~3v。如果led的偏置电路只是简单的由li+电池和限流电阻提供,输出亮度将会产生明显的变化。合理的方案应该是采用电流偏置电路。

    

    

    

    2 电流偏置电路

    

    电流偏置电路实际上是用1个电流源为led提供偏置。如果电流源具有足够的动态范围,这种偏置方式将不受vf变化的影响。图4为电流偏置方案的原理框图。该电路将图1中的限流电阻用电流源替代。光输出强度与电源和正向电压无关,只要有足够的电源电压为电流源和led提供偏置即可。图4中q1为使能控制开关。

    

    

    

    max1916等专用led驱动芯片提供了一种先进的led电流偏置电路。max1916在微型sot23封装内集成了3组电流源,流过rset的电流镜像到3个输出端,如图5所示。电路中几个相同的mosfet具有相的栅-源电源,因此,它们的沟道电流相同,电流的大小由镜电流iset决定。max1916的电流最大失配度为±5%,“镜像系数”为200a/a。也就是说,当iset为50μa时,每个输出端的电流为10(1±0.05)ma(最大)。set端由内部偏置在1.25v。iset由下式决定:

    

    iset=(vcc-1.25v)/rset

    

    iout=200iset,每路电流之间偏差为±5%。输出端饱和电压:

    

    vout(sat)=rd-s·iout

    

    

    

    max1916的漏源电阻在整个温度范围内保证不高于50ω,一个工作电流为2ma的gaasp二极管保证正常工作所需要的最低电压是:vf+100mv,2.71v的输入电压能够将将gaasp led工作电压保护到2.7v。为了获得更低的压差和更高的输出电流,可以将max1916的三路输出并联构成“镜像系数”为600的电流源,如图6所示,并联后的漏源电阻为50/3=16.67ω(最大值)。这种连接方式允许单个白光led在3v供电时电流达到20ma以上,满足目前便携式蜂窝电话等产品的背光要求。用于设置端电流的电压源可以由带载能力较强的主电源单独提供,例如,在蜂窝电话中,vset可以由射频(rf)电路的低噪声+2.8v电源提供。如果直接由单节li+电池供电,max1916适用于驱动正向电压较低的gaasp led,而对于正向电压较高的ingan白光led则需采用其它驱动方案。因为li+电池供电时,随着电池的放电,输入电压可能无法满足led所要求的偏置电压。

    

    

    

    3 电荷泵升压转换器驱动白光led<

        

    

    

    来源:单片机与嵌入式系统应用 作者:maxim公司 andy fewster文 魏 智

    

    摘要:白光led具有使用简单、成本低的特点,其用量在最近几年呈现出稳步上升的趋势,在例携式产品中被广泛用作闪光灯、显示器背光等。本文介绍几种白光led的驱动方案。

    

    关键词:白光led 便携式产品 dc-dc转换器

    

    1 概述

    

    led为电流驱动器件,光输出强度由流过二极管的电流决定。图1是由电压源和限流电阻构成的一种简单偏置电路,流过led的电流由下式确定:idiode=(vcc-vf)/[rlim+rds(on)]这种方式成本较低,但不同的二极管vf(正向电压)的参数一致。图2、图3表示25℃时led的正向电压(典型值)与导通电流关系曲线。从电流指标可以看出:对于gaasp二极管,vf可以上升到2.7v(+40%);对于ingan二极管,vf可以上程式到4.2v(+20%)。如果系统中需要多个led,如蜂窝电话背板显示器采用8个led,则按照图1的设计方案将需要多个限流电阻,占用较大的线路板面积。

    

    

    

    如果将vcc增大到vf的10倍以上可以减少vf变化的影响,但耗电较大,不符合电池供电产品的需求。对于采用单片li+电池供电的系统,li+电池电压的变化范围为4.2~3v。如果led的偏置电路只是简单的由li+电池和限流电阻提供,输出亮度将会产生明显的变化。合理的方案应该是采用电流偏置电路。

    

    

    

    2 电流偏置电路

    

    电流偏置电路实际上是用1个电流源为led提供偏置。如果电流源具有足够的动态范围,这种偏置方式将不受vf变化的影响。图4为电流偏置方案的原理框图。该电路将图1中的限流电阻用电流源替代。光输出强度与电源和正向电压无关,只要有足够的电源电压为电流源和led提供偏置即可。图4中q1为使能控制开关。

    

    

    

    max1916等专用led驱动芯片提供了一种先进的led电流偏置电路。max1916在微型sot23封装内集成了3组电流源,流过rset的电流镜像到3个输出端,如图5所示。电路中几个相同的mosfet具有相的栅-源电源,因此,它们的沟道电流相同,电流的大小由镜电流iset决定。max1916的电流最大失配度为±5%,“镜像系数”为200a/a。也就是说,当iset为50μa时,每个输出端的电流为10(1±0.05)ma(最大)。set端由内部偏置在1.25v。iset由下式决定:

    

    iset=(vcc-1.25v)/rset

    

    iout=200iset,每路电流之间偏差为±5%。输出端饱和电压:

    

    vout(sat)=rd-s·iout

    

    

    

    max1916的漏源电阻在整个温度范围内保证不高于50ω,一个工作电流为2ma的gaasp二极管保证正常工作所需要的最低电压是:vf+100mv,2.71v的输入电压能够将将gaasp led工作电压保护到2.7v。为了获得更低的压差和更高的输出电流,可以将max1916的三路输出并联构成“镜像系数”为600的电流源,如图6所示,并联后的漏源电阻为50/3=16.67ω(最大值)。这种连接方式允许单个白光led在3v供电时电流达到20ma以上,满足目前便携式蜂窝电话等产品的背光要求。用于设置端电流的电压源可以由带载能力较强的主电源单独提供,例如,在蜂窝电话中,vset可以由射频(rf)电路的低噪声+2.8v电源提供。如果直接由单节li+电池供电,max1916适用于驱动正向电压较低的gaasp led,而对于正向电压较高的ingan白光led则需采用其它驱动方案。因为li+电池供电时,随着电池的放电,输入电压可能无法满足led所要求的偏置电压。

    

    

    

    3 电荷泵升压转换器驱动白光led<

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