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[!--downpath--]驅(qū)動器白光可以采用串聯(lián)電感器串聯(lián)和并聯(lián)公式，也可采用并聯(lián)聯(lián)接形式，兩種解決方案各有優(yōu)、缺點(diǎn)。并聯(lián)方法的缺點(diǎn)是LED電壓及色溫不能手動匹配。串聯(lián)方法可以保持固有的匹配特點(diǎn)，但須要更高的供電電流。綠光LED和紅光LED的正向壓降為1.8～2.4V(典型值)，一些常用電源即可提供足夠高的電流，直接驅(qū)動這種LED。但是，白光LED的正向壓降為3～4V(典型值)，故一般須要一個(gè)獨(dú)立電瓶供電。
在串聯(lián)配置中，LED的數(shù)目受驅(qū)動器的最高電流限制。若最高電流為40V，在串聯(lián)配置中依據(jù)白光LED的正向電流，這一最高電流最多才能驅(qū)動10～13個(gè)白光LED，驅(qū)動電壓的范圍是連續(xù)狀態(tài)的10～350mA。這些配置的優(yōu)勢是串聯(lián)白光LED可以用單線傳輸電壓。其缺點(diǎn)是：當(dāng)PCB空間受限時(shí)(非常是高功率時(shí))，銅導(dǎo)線上的電壓密度是個(gè)問題，但是假如在串聯(lián)模式中一個(gè)白光LED發(fā)生故障，所有白光LED都將被關(guān)閉。并且，從設(shè)計(jì)角度看，假如有屁個(gè)白光LED，就要將電瓶電流提高到n×UF，所以必須采用升壓結(jié)構(gòu)?？梢越柚姼衅骷_地監(jiān)控電壓斜率，因而限制由菲受控頓時(shí)電壓形成的EMI。典型的升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1基于電感升壓變換器的LED驅(qū)動器
在并聯(lián)配置中，特定陣列中的白光LED數(shù)目遭到驅(qū)動器封裝水平和聯(lián)接器引腳數(shù)目的限制。另外，在白光LED并聯(lián)時(shí)，必須對每位白光LED進(jìn)行電壓控匍，以確保各白光LED之間的匹配特別適宜特定應(yīng)用場合。實(shí)際上，兩個(gè)白光LED間電壓流不一致的程度超過10%以上時(shí)，將影響彩色LCD顯示圖象的質(zhì)量(白光LED作為LCD的背光源)。在串聯(lián)配置的兩個(gè)白光LED中并不存在兩個(gè)白光LED電壓不一致的問題，由于流過兩個(gè)白光LED的電壓是相同的。
據(jù)悉，并聯(lián)配置就能借助電荷泵技術(shù)，用2個(gè)陶瓷電容將能量從電瓶傳輸?shù)桨坠釲ED陣列。不僅電荷泵變換器以外，每位白光LED控制器還包含一個(gè)電壓鏡像，此電壓鏡像的性能是白光LED間良好匹配的關(guān)鍵。基于電荷泵的LED驅(qū)動器框圖如圖2所示，基于電瓶和專用電壓源進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)的電荷泵，在進(jìn)行電壓源優(yōu)化設(shè)計(jì)后可使白光LED電壓不受正向電流和輸入電源變化的影響。
圖2基于電荷泵的LED驅(qū)動器框圖
另一方面，由于電荷泵是基于電流變換的，所以電荷泵的輸出電壓本身不是手動控制的，須要在芯片設(shè)計(jì)階段非常謹(jǐn)慎，以免在電路工作中出現(xiàn)大量EMI。EMI問題除了限于電荷泵結(jié)構(gòu)，假如芯片設(shè)計(jì)不良，或電感的質(zhì)量不足以避免EMI時(shí)，電感式升壓變換器更容易形成EMI問題。尤其是因?yàn)槌杀揪売纱偈闺姼袥]有進(jìn)行屏蔽時(shí)，大量電磁場會由于線圈和磁芯泄露而幅射到環(huán)境中。在設(shè)計(jì)早期使用恰當(dāng)?shù)钠帘坞姼衅鞅戎匦略O(shè)計(jì)PCB布局和布線來解決EMI問題更有效。
同樣地，采用最好的陶瓷電容比在項(xiàng)目接近完成時(shí)檢測設(shè)計(jì)更加重要，盡管先前看上去設(shè)計(jì)的電路成本可能初一點(diǎn)。例如，低成本的電容(ESR=1Ω)會在輸出200mA的LED驅(qū)動器電源端UBAT形成500mV的毛刺，這是PCB布局未能填補(bǔ)的致命問題。
雖然設(shè)計(jì)一個(gè)才能在任何正向電壓和配置情況下驅(qū)動白光LED的電路在技術(shù)上是可行的，但成本非常高昂。開發(fā)一種處理特定須要、具有合理的額外特點(diǎn)或技術(shù)容限的驅(qū)動電路更經(jīng)濟(jì)有效，所以市場上出現(xiàn)了各類系列的LED驅(qū)動器。另外的一個(gè)趨勢是采用微型封裝技術(shù)減小應(yīng)用于LED驅(qū)動器的芯片規(guī)格，新的芯片大小是2mm×2mm，僅0.55mm厚，能進(jìn)一步地降低占燴面積。
近日的技術(shù)趨勢是通過改進(jìn)材料和封裝來改進(jìn)LED，以減少相同工作電壓下的正向壓降電感器串聯(lián)和并聯(lián)公式，并最終能否直接用單節(jié)帶電壓源的鋰離子電瓶驅(qū)動LED，并控制LED電壓。綠色和琥珀色LED已實(shí)現(xiàn)了上述目標(biāo)，雨一些紅色LED的最大正向電流已接近3.2V。下一步將是設(shè)計(jì)出新的變換器，以使采用這些低UF的LED獲得最高效率。
無論是并聯(lián)形式還是串聯(lián)方法，大多數(shù)便攜式電子設(shè)備的電瓶電流都不足以驅(qū)動LED，所以須要升壓變換器。電荷泵借助電容實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)換，以提供低于電源電流或與電源電流反向的輸出電流。電荷泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，但外部器件可能較少，規(guī)格小，成本低。電荷泵用電瓶電流對電容器進(jìn)行充電，之后借助電容器“存儲”電能，提供低于電源電流的輸出電流。它須要使用數(shù)個(gè)開關(guān)對電容器進(jìn)行正確聯(lián)接。其內(nèi)部復(fù)雜度有所提升，但外部器件可能較小。電荷泵是一個(gè)電流源，其數(shù)值取決于電容和開關(guān)數(shù)目。因而，在不急劇增強(qiáng)復(fù)雜度的情況下，達(dá)到較高輸出電流更為困難。在這些情況下，要對LED進(jìn)行并聯(lián)而不是串聯(lián);要確保LED電壓的穩(wěn)定，可通過附加電壓源或限流內(nèi)阻對LED電壓進(jìn)行匹配，以確保LED之間的電壓差別微乎其微。當(dāng)精確度處于次要地位時(shí)，最好使用限流內(nèi)阻來降低聯(lián)接數(shù)目并增加復(fù)雜度。電荷泵的主要缺點(diǎn)在于其效率低。開關(guān)和電容器的數(shù)目決定了電荷泵的增益，此增益一般為1.5倍壓或2倍壓。理想效率的算法如下
實(shí)際上，UOUT不可能等于N×VIN，由于確保內(nèi)部電路正確偏置的最小壓降在于驅(qū)動器本身，圖3顯示了電感升壓變換器(此處為)與兩倍壓的電荷泵之間的效率差距。
圖3效率與電瓶電流的關(guān)系曲線
基于電荷泵的白光LED驅(qū)動器限制電源電流一般為5.5V或6Y，由其構(gòu)成的電路僅須要一種電源電流。而基于電感升壓變換器的白光LED驅(qū)動器，因個(gè)別電感升壓變換器與電感器無須聯(lián)接到同一個(gè)電源上，如采用、構(gòu)成的電路的電源電流為5.5V，并且因?yàn)楣β书_關(guān)的最高電流均為22V，則電感器就須要更高的電源電應(yīng)。
基于電荷泵的白光LED驅(qū)動電路的一個(gè)重要的參數(shù)是LED驅(qū)動器形成的噪音，由于電容器要進(jìn)行充、放電，所以電荷泵是大電壓毛刺的來源。如欲減低這些影響，則必須設(shè)置高質(zhì)量的輸入混頻電路。因?yàn)榛陔姼惺缴龎鹤儞Q器的白光LED驅(qū)動器存在有電感，故會造成電磁干擾(EMI)。一般情況下，改變開關(guān)頻度可降低干擾，而且頻度值取決于變換器的工作條件。
采用電感式升壓變換器及電荷泵構(gòu)成的典型的參數(shù)比較如表1所示。
表1采用電感式升壓變換器及電荷泵構(gòu)成的典型LED驅(qū)動器的參數(shù)
