引言
　　近年來(lái),，白光LED在照明領(lǐng)域成為越來(lái)越重要的創(chuàng)新產(chǎn)品,。出眾的使用壽命及光效率使白光LED在快速增長(zhǎng)的應(yīng)用產(chǎn)品中，成為客戶(hù)首選的解決方案,。集成電路制造商已開(kāi)發(fā)出多種解決方案,，使工程人員在最佳工作條件下使用這些新型元件。本文旨在幫助他們選擇最佳的LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),。雖然也可使用高壓交流電源驅(qū)動(dòng)LED,，但是低壓電池供電系統(tǒng)仍然是主流應(yīng)用方案。因此,，本文將著重關(guān)注后一種類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)器,。

　　驅(qū)動(dòng)器比較
　　在介紹驅(qū)動(dòng)器工作原理之前，讓我們簡(jiǎn)單了解一下LED的一些基本特性,。發(fā)射光與通過(guò)發(fā)光二極管的電流量成線性正比關(guān)系,。因此，嚴(yán)格控制正向電流對(duì)于獲得所需的光發(fā)射而言極為重要,。而且,，與其它二極管相比，白光LED呈高度非線性,。與普通整流器相比,，白光LED在電氣性能上的唯一區(qū)別是其電壓為正向電壓，范圍在3V~4V之間,。因?yàn)殡娏骱碗妷旱年P(guān)系與溫度及工藝有關(guān),，所以在 LED上施加電壓會(huì)導(dǎo)致電流輕微失控。因此,，驅(qū)動(dòng)LED的最佳方法是在電流模式中進(jìn)行操作,。
　　LED驅(qū)動(dòng)器的選擇范圍很廣，但其目標(biāo)應(yīng)用數(shù)量有限。彩屏手機(jī)的廣泛使用推動(dòng)了白光LED的生產(chǎn),。白光LED被視為顯示屏背光的最佳解決方案,。因此，驅(qū)動(dòng)器首先開(kāi)發(fā)使用鋰離子電池供電,。允許的電源電壓范圍一般是2.7V~5.5V,。出于同一使用原因，連接到一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的LED數(shù)量直接取決于LCD的尺寸,。很多時(shí)候,，LED的使用數(shù)量為3~5個(gè)，但是對(duì)于大型顯示屏,，可使用多達(dá)10個(gè) LED,。第三個(gè)限制因素是解決方案的尺寸。制造商始終在尋求最小且最薄的解決方案,。由于該方案使用電池供電,，因此效率成為區(qū)分驅(qū)動(dòng)器的關(guān)鍵因素。第二種電路類(lèi)型是閃光燈,，背光電路之間的主要區(qū)別是輸出功率,。用于攝像手機(jī)閃光燈的LED需要100mA~ 1.2A電流，而普通背光僅需 20mA,，LED的數(shù)量從1個(gè)到4個(gè)不等,。如果不需要超過(guò)500mW 的電氣功率，則顯示屏背光電路有極大的選擇空間,。一般來(lái)說(shuō)從500mW~ 5W的規(guī)格更接近于閃光燈應(yīng)用,。
　　現(xiàn)在讓我們看一下不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（如圖1所示）。正向電壓通常高于電池電壓,，所以電容性電荷泵或電感升壓裝置可用于提高可用電壓,。電感升壓裝置的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)在于，僅需使用一個(gè)功率開(kāi)關(guān)即可產(chǎn)生足夠電壓,，以串聯(lián)LED,。沒(méi)有其他較好的方案能像這方案確保所有LED具有相同電流和亮度，可對(duì)電感的充放電進(jìn)行有效控制,，確保穩(wěn)定的電流通過(guò)與LED串聯(lián)的檢測(cè)電阻,。這種電路的特點(diǎn)是效率較高。例如,，NCP5006在輸出電壓為22V的情況下可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)90%的效率,。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)這些卓越特性也要付出代價(jià),，即需要電感,。這種元件一般比電容更貴更厚,。對(duì)于非常重視厚度和 PCB面積的應(yīng)用，最佳解決方案通常是電容性電荷泵,。

　　電荷泵用電池電壓對(duì)電容器進(jìn)行充電,，然后用電氣方法對(duì)電容器電壓進(jìn)行“存儲(chǔ)”，提供高于電源電壓的輸出電壓,，需要使用數(shù)個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)電容器進(jìn)行正確連接,。內(nèi)部復(fù)雜度有所提高，但外部元件可能較小,。電荷泵是一個(gè)電壓源,，其數(shù)值取決于電容和開(kāi)關(guān)數(shù)量。因此,，在不大幅提高復(fù)雜度的情況下，達(dá)到較高輸出電壓更為困難,。在這種情況下,，要對(duì)LED進(jìn)行并聯(lián)而不是串聯(lián)。要確保LED電流穩(wěn)定,，可通過(guò)附加電流源或電阻,。對(duì)電流源進(jìn)行匹配，確保LED之間的電流差異微乎其微,。當(dāng)精確度處于次要地位時(shí),，最好使用電阻來(lái)減少連接數(shù)量并降低復(fù)雜度。電荷泵的主要缺點(diǎn)在于其效率,。開(kāi)關(guān)和電容器的數(shù)量決定了電荷泵的乘數(shù)N,。此比例通常為1.5 或2。下列簡(jiǎn)單的方程給出了理想效率的算法：

　　實(shí)際上,，Vout 不可能等于N.Vin,，因?yàn)榇_保內(nèi)部電路正確偏置的最小壓降在于驅(qū)動(dòng)器本身，但是有些制造商聲稱(chēng)效率可以高達(dá)95%,。當(dāng)分析數(shù)據(jù)表時(shí),，值得注意的是表中的值是最優(yōu)值。除非輸入電壓完全符合最優(yōu)條件,，否則需要在參數(shù)曲線上檢查最壞情況,。比如，圖2顯示了電感升壓裝置 (此處為NCP5006) 與有兩個(gè)乘數(shù)的電荷泵之間的效率差別,。
　　如上所述,，驅(qū)動(dòng)器限制電源電壓通常為5.5V或6V，這在一些應(yīng)用中是極為重要的限制,。幸好某些電感升壓裝置與電感器不同,，無(wú)需連接到同一個(gè)電源上,，如NCP5006-NCP5007。電路限制電源電壓為5.5V,，但是功率開(kāi)關(guān)最高可以維持22V,。由于電路的內(nèi)部架構(gòu)不同，因此可以采用應(yīng)用中的低壓穩(wěn)壓源對(duì)其進(jìn)行供電,，而電感器則需連接到更高的電池電壓上,。

　　其中，一個(gè)重要的參數(shù)是LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的噪聲,。因?yàn)殡娙萜饕M(jìn)行充放電,，所以電荷泵是大電流毛刺的來(lái)源。如欲減少這種影響,，則必須進(jìn)行高質(zhì)量的輸入濾波,。由于存在電感，電感升壓裝置會(huì)引起電磁干擾(EMI),。通常情況下,，可變頻率的干擾少一些，但是頻率值取決于工作條件,。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員通常偏好稍高的EMI水平,，但使用固定頻率。

　　下表1中列出了使用不同LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可獲得的典型參數(shù)值,。很明顯,，可以找到因某個(gè)參數(shù)而超出這些性能的器 件，但是此表旨在于幫助工程人員識(shí)別可以滿(mǎn)足一系列要求的電路類(lèi)型,。