高效的白光LED驱动电路设计

电子工程师 2017-12-04 570

控制/MCU

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描述

自从蜂窝电话和便携式游戏机采用彩色液晶显示屏后，市场上就出现了对高亮度纯色背景光源的大量需求，白光二极管被认为是目前市场上可以获得的最好的背景光源。本文介绍XC9103和XC6367两个系列常用白光LED驱动IC的特点和驱动电路的设计。

常用驱动电路介绍

图为常用的串联LED驱动电路原理图，图中驱动IC为XC9103系列DC转换器，该电路具有以下特点：

1. 可以将白光LED串联使用，不论连接的LED数量有多少，只需一个电阻就可以向它们提供恒定电流；

2.减少了元器件数量，进一步降低了电路的整体功耗；

3. 各个白光LED正向电压的不同不会影响白光LED的工作电流；

4. 用一个电阻就可以调整白光LED的工作电流；

5. 几乎不做任何其它的改动，就可以随意改变白光LED的连接数量；

6. 利用陶瓷电容可以获得低的纹波噪声，并延长电路使用寿命；

7. 可以大大节省电路空间：XC9105和FET+SD都采用SOT23封装，线圈的最大厚度只有1.2毫米，输入和输出电容均采用陶瓷电容。

当采用XC9103系列器件时，可以采用陶瓷电容作为CL电容来抑制有害的信号辐射。

图中的升压DC/DC转换器用于输出驱动LED的恒定驱动电流，LED驱动电流值等于FB控制电压除以所连电阻的阻值。XC9103的FB控制电压为0.9V，XC6367的FB控制电压为1.0V。因此通过改变电阻值，可以将LED驱动电流调整到所需的数值。DC/DC转换器的输出电压等于LED的正向电压加上FB终端电压，如果LED数量大于1时，输出电压为FB终端电压加单个LED的正向电压与LED的数量的乘积。

图中LED的驱动电流可以通过下式计算：

ILED=VFB /RFB2

上式中ILED为LED驱动电流，VFB为FB引脚控制电压。XC9103的FB控制电压为0.9V，SC6367的FB控制电压为1.0V。图中的RFB2电阻值为47欧姆，因此LED的驱动电流为19mA。效率为LED上的电压降与驱动电流的乘积相对于输入电压与输入电流乘积的百分比：

VLED×ILED/(VIN×IIN)×100%

其中VLED为LED上的电压降。

当采用XC6367系列器件时不需要RSEN电阻，采用221μF 的钽电容作为输出电容CL。

驱动电路设置

图中所列出的外部器件额定值是在VIN=3.0V时只允许连接4个白光LED。如果要点亮5个或5个以上的白光LED，则必须提高VIN电压，或选择额定电流值更高的电感线圈或场效应管，并且所选器件的直流电阻要更小。

当LED前端电压Vf=3.5V时，在白光LED数量不多于两个的条件下，VDD和VCE可以从VOUT得到，此时可以去掉电容CDD；当白光LED数量在3个或3个以上时，由于VOUT会超过10V，因此VDD只能从VIN获得。

驱动电路的效率计算公式为：效率(EFFI%)=白光LED上的电压×白光LED上的电流×100/输入电压×输入电流。LED连接方式的不同，电路的效率也会有很大的差异。表1为LED串联和并联的效率值比较,可以发现LED数量增多，电路的效率就越高，相同LED数量条件下，串联的效率远高于并联的效率。

如上所述，在输出端需要把白光LED与电阻串联起来使用。如果使用4个以上的白光LED，需要选用额定电流值较高的线圈。

STM32/STM8

意法半导体/ST/STM

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