1、利用电感型转换器提高 LED 照明效率编者按：LED 在手机的 LCD 背光中的广泛应用已经有若干年了。如今其应用正扩展到大面积的 LCD 应用，包括袖珍 PC、汽车导航 GPS、数字相框、便携式 DVD 乃至笔记本电脑。LED 也正开始取代家用的、汽车和其它通用光源的传统白炽灯和卤素光源。LED 在 手机的 LCD 背光中的广泛应用已经有若干年了。如今其应用正扩展到大面积的LCD 应用，包括袖珍 PC、汽车导航 GPS、数字相框、便携式 DVD 乃至笔记本电脑。LED 也正开始取代家用的、汽车和其它通用光源的传统白炽灯和卤素光源。这一趋势背后的驱动力是技术的快速进步，包括 LED 更亮，效率
2、更高，价格更具竞争能力。实际上使用LED 的理由很简单，就是它们具有高可靠性和更长的寿命，在不需要更换的地方为终端用户提供免维护的产品。 为了在 LCD 应用中提供均匀的背光，几个白色 LED 通常沿着 LCD 的一个边安装。LED的数量正比于 LCD 的尺寸。对于中等尺寸(7-10 英?)，通常共使用 20-40 个 LED。这些LED 通常被连接成平行的 3 个或更多的 LED 串。为了减少连接点，许多 LCD 只提供一个2 端接口。这里，所有的 LED 串必须在内部平行连接，然后连接到一个单电源上。 驱动类型 为了在中等 LCD 尺寸的应用中获得所期望的亮度，要求驱动器在所有的工作条件下
3、能够为LED 提供一个可调整的电流。通常，采用两种 LED 驱动技术：即容性电荷泵和基于电感的交换式稳压器。本文将集中讨论能够为 LED 提供 1-6W 功率的电感式转换器 LED 驱动电路。 电荷泵型 LED 驱动如今在手机和其它小尺寸的 LCD 背光应用中普遍使用，原因在于它们的高亮度、低成本和实现容易。电荷泵所需要的外部零组件只有 3 只或 4 只电容，且没有电感。不过，其输出功率有限。 虽然一些大功率快闪型 LED 电荷泵能够提供高达 2W 的功率，其输出电压最大只能到6V，因此无法驱动 2 只以上串联的 LED。电荷泵中的通道数量( 通常为 6 个) 决定了 LED的数量。由于更多的
4、通道意味着需要更多的接脚和更大的封装，因此电荷泵限制了在中等尺寸面板中的应用。 LED 正向电压(VF)，LED 电流以及电源电压范围的不同组合，决定了所需的电感型转换LED 驱动器的类型，LED VF 随着电流、温度和 LED 型号的不同而变化。出现在最低温度时的最大 VF 是选择 LED 驱动电路结构的关键参数，通常是在线性结构、降压或升压结构中进行选择。本文中假定最大 VF 为 3.8V。 当选择 LED 驱动 IC 时，关键参数包括开关电流极限、最大输出电压，以及需要保护开路LED 条件所需的过压保护阈值等。像电感和电容这类外部零组件也需要仔细选择。 应用实例 以 8 英?嫉?LCD
5、模块为例，包括总共 9 串(每串 3 只) 白色 LED 组成的背光(图 1)。LED串的总电压(LED 的 VF 为 3.3V)通常为 10V(33.3V)。每只 LED 的电流为 20mA，则总驱动电流为 180mA(920)，LED 总功耗为 1.8W。用一个 AC 电源配接器提供一个 5V 电源。一个基于电感的 LED 驱动器非常适用于该应用。 图 1： 8 英 ?LCD 模块背光电路。首先计算处理 2W 的负载需要多大的开关电流。假定效率为 80%，输入电流等于VoutIout/Vin效率=100.18/50.8=450mA。CAT4139 电感型升压 LED 驱动器具有750mA(
6、最小值)的驱动能力，故很适合于该应用。 电感的电流额定值应该能够处理 LED 驱动峰值开关电流且不进入饱和。一旦出现饱和，就会出现电流突波，因为此时电感的功能便成了一只电阻，电路不再按照预期工作。合适的电感额定电流应该大于等于 80mA。 工作期间 LED 的最大输出电压应该低于额定最大输出电压。由于 3 只 LED 串联，在冷温下，总正向电压可能高达 11.4V(33.8V)。24V 的开路 LED 检测阈值远高于其极限值。如果 LED 断开，输出电压将会上升并保持在 30V，此时组件处于低功率模式，从电源吸纳的电流仅有几毫安。30V 额定输出电压的电容是合适的。 现在考虑由 12V 电源供电的一只 6W LED 灯。可以用 6 只高亮度白色 LED 串联连接来实现，用一个 300mA 的固定电流来驱动，典型的正向电压为 3.3V。 LED 串的电压通常为 20V，在冷温将会增加到 23V(63.8V)。该电压对于 CAT4139 这类组件过高。需要利用向 CAT4240 这类具有更高电压的升压型 LED 驱动器来驱动负载。CAT4240 升压 LED 驱动器的过压检测阈值为 40V，适用于串联灯数高达 10 只的 LED 串。
