白光发光二极管驱动解决方案

白光发光二极管驱动处理方案在为白光发光二极管选择升压式转换器处理方案或电荷帮浦处理方案时，首先要考量的是这两种处理方案在哪里些特定方面的体现较佳不一样的终端应用对于发光二极管驱动器的需求也会不一样举例来说,.对于液晶（LCD）模块制造商而言,元件的I高度也许是最重要的设计参数；对个人数码助理（PDA）制造商而言，效率则是最重要的设计参数图一为使用TPS60230白光发光二极管电荷帮浦驱动器的经典应用▲图一经典白光发光二极管电荷帮浦驱动器TPS60230一般来说是直接由锂电池在3V到

4.2V日勺范围内供电，也可以在个别提供20mA之状况下驱动5个发光二极管图二为使用TPS61062之驱动电路，这是一种经典基于升压式转换器处理方案H勺白光发光二极管驱动器电路▲图二经典白光发光二极管升压式转换器驱动器图二的升压式转换器采用最新的IC发展技术，完全整协议步升压式转换器，并省略外部的萧基二极管，具有最小体积以及至少外部元件等长处前文已经针对图一及图二日勺处理方案进行最重要的设计参数之讨论，同步也阐明升压式转换器和电荷帮浦处理方案的不一样之处接下来我们则将针对电荷帮浦和升压式转换器白光发光二极管驱动电路的各个方面进行比较■电荷帮浦VS.升压式转换器之效率我们无法单就「效率」来评论电荷帮浦之良莠，由于整体效率受到与应用场所有关之参数的影响，这些参数包括发光二极管时顺向电压、锂电池的放电特性及受不一样电荷帮浦模式影响之发光二极管电流图三为经典的电荷帮浦处理方案效率曲线；当转换器操作在“低压降线性调整器（LDO）模式”下且增益为1,输入电压在伏特之间时，效率可保持在75%以上在低压降线性调整器模式中，电荷帮浦之动作与低压降线性调整器同样，输入电压都被向下调整到发光二极管的经典顺向电压另一种低压降线性调整器模式的好处是元件内部未进行切换，故可防止电磁干扰日勺问题▲图三内部转换器增益切换所导致的效率步阶变化然而，当增益为

1.

5、驱动由「低压降线性调整器模式」转换到升压模式时，效率会急剧下滑,此现象重要取决于驱动IC中的内部压降及发光二极管顺向电压在升压模式中，元件内部会进行切换，并产生比输入电压高L5倍的内部电压，此内部电压需要调降到与发光二极管顺向电压相似，效率也因此减少总结来说，在低压降线性调整器模式下操作时，电荷帮浦的j效率非常的I高▲图四整合型同步升压转换器效率曲线图相对于电荷帮浦处理方案而言，如图四所示，使用TPS61062的升压式转换器在整个锂电池操作电压日勺范围中其效率均可介于75%到80%间有些升压式转换器处理方案，如搭配外部整流二极管的TPS61042,甚至可以到达85%日勺效率由于输入输出转换比率较低，因此当驱动少于5个发光二极管时，效率甚至还可以提高整体来说，升压式转换器一般可到达比电荷帮浦处理方案较高日勺效率，尤其是在驱动4个及4个以上的发光二极管时■电荷帮浦vs.升压式转换器之处理方案体积电荷帮浦处理方案在过去向来是应用主流，重要是由于升压式转换器运用了庞大的电感与外部的萧基二极管由于最新日勺发展及高度日勺整合水平，升压式转换器处理方案已到达与电荷帮浦处理方案相近的体积电荷帮浦驱动需要更多的接脚、更大的元件包装以及两个外部日勺奔驰电容flyingcapacitor,因此电荷帮浦处理方案日勺体积与升压式转换器相去不远，甚至更大将升压式转换器H勺切换频率增长到1MHz,就可以使用较小H勺电感和输入输出电容TPS61062的内部控制循环被深入设计成在正常操作下，电感电流不会到达切换电流的最大限制这让小电感时的J最大电流量只要符合电感电流峰值即可举例来说，在驱动4个发光二极管时，使用一种饱和电流为200mA的电感就足够了若没有这个特殊口勺内部循环设计,电感饱和电流就得到达400mA,而需要更大欧I电感体积与铁心■电荷帮浦vs.升压式转换器之元件高度当元件高度不不小于1mm时，电感与元件相较就显得大了因此当元件高度必须不不小于1mm时，提议采用电荷帮浦处理方案■电荷帮浦vs.升压式转换器之电磁干扰考量本节只会提及国际电磁兼容的规范之一，而不会深入讨论怎样符合如CE等任一种国际电磁兼容的规范本节重要焦点着重于无线系统中切换式转换器元件切换时所产生的多种无线射频失真在无线应用中，电磁干扰向来是重要考量，以防止发送与接受时的频带失真令人惊讶的是，在考虑电磁干扰方面一般趋势仍然倾向于采用电荷帮浦处理方案；其原因之I也许是对升压式转换器需要电感的「恐惊」一般而言电磁辐射较不易构成干扰，由于在多数日勺无线射频应用场所中射频敏感电路周围均会加装遮蔽电感shiELded inductor以及电磁屏蔽因此，电感性升压式转换器导致电磁干扰最有也许的I「真正」原因，是输入输出电压滤波局限性，或不合适的印刷电路板布线所导致的不合适时印刷电路板布线和元件配置是导致升压式转换器日勺电磁干扰和稳定度问题的主因之1o在由锂电池驱动的无线系统中，白光发光二极管驱动级会将切换杂讯经由其输入，耦合到无线射频系统中由于具有脉波的白光发光二极管驱动器输入电流直接连接到电池端，且由电池供应无线射频区块电力，因此切换杂讯会经由电池端由白光发光二极管驱动级，耦合到无线射频电路的输入，并导致严重的干扰我们藉由比较升压式转换器和电荷帮浦处理方案的输入电压涟波，来判断在哪里一种处理方案较适合处理传导性电磁干扰用频谱分析仪去观测输入端是评估口勺措施之一在固定的切换频率下操作元件，频率频谱可显示出切换频率的基波与它的I谐波图五为使用原则IMz输入电容的升压式转换器TPS61062之输入端之频谱分析仪量测成果▲图五在1MHz切换频率下升压式转换器之输入端频率频谱图五显示在IMz下日勺基波和它在更高切换频率的谐波大小为了使无线射频区段的干扰减到最小，基波和它谐波的频率必须尽量提高，同步振幅必须越低越好这是由于转换器的I切换频率会跟发射端的载波频率混杂，导致载波频率出现旁带（sideband）此旁带出目前传送端时输出频谱上恰好是低于一种切换频率而高于传送频率的地方切换频率越低，旁带就越靠近传送频率，也会减少传送端的讯杂比切换频率越高，旁带则越远离传送频率，而提高传送端的讯杂比同理可证，当转换器切换频率基波的振幅越低，讯号的讯杂比也就相对越高因此将转换器切换频率固定在1MHz和1MHz以上，即可合用于大部分的应用场所我们用示波器量测输入电压涟波，而非单单观测输入端频率频谱，图六和图七分别为升压式转换器和电荷帮浦处理方案的I图形▲图六升压式转换器展现峰对峰值为32mV的J输入电压涟波图六中的CH1为切换节点的波形,CH2则为输入电压涟波在输入电容为1F的情形下，输入电压涟波的峰对峰值为32mV图七为相对应的电荷帮浦处理方案输入电压涟波波形，同样日勺也是使用1F时输入电容并且驱动5个发光二极管▲图七电荷帮浦法转换器展现峰对峰值为68mV日勺涟波在相似设定下，电荷帮浦处理方案日勺输入电压涟波是升压式转换器处理方案日勺两倍，这是由于电荷帮浦处理方案在增益为

1.5时会产生几乎为方波的J输入电流此外，对输入滤波器来说，电荷帮浦法只有输入电容；升压式转换器的输入滤波器则同步具有有电感和输入电容，此滤波器效果较佳，电压涟波也较小对升压式转换器和电荷帮浦处理方案而言，若要更深入的减少电压涟波，最有效率的措施就是增大输入电容的值针对非常敏感的I应用，则可以考虑外加LC输入滤波器，用一种小时铁粉心粒ferritebeads来抗杂讯■结论无论是电荷帮浦处理方案或升压式转换器处理方案都无法合用于所有的应用处理方案的选择必须由特定的应用场所需求和关键的参数来决定此外，也可看出电荷帮浦处理方案在电磁干扰方面并不比升压式转换器处理方案好表一总结了在选择电荷帮浦或升压式转换器处理方案时区I关键原则参照文献

[1]德州仪器白光发光二极管电源供应器设计技术Oliver Nachbaur⑵德州仪器TPS61060产品规格表

[3]德州仪器TPS60230产品规格表

[4]德州仪器:TPS61042产品规格表。