白光LED背光电源
一、引言
近来,随着无线通讯产品的发展,彩色LCD显示屏逐步引入手机和PDA等产品,白光LED为这种应用提供了完美的背光方案。然而,由于单节Li+电池的典型电压为3.6V,最高电压为4.2V,而白光LED在20mA电流时,其正向电压典型值为3.5V,最大值为4V,因此单节Li+电池不能直接驱动白光LED。因此,许多手机和PDA厂家一直在寻找经济、高效的白光LED升压背光电源解决方案。
本文提供了几种为3个白光LED供电的方案,分别采用电荷泵结构和DC-DC升压结构两种方案。
二、MAX684 电荷泵解决方案
图1 给出了能为3个白光LED提供15mA电流的电荷泵电源方案,电荷泵电源MAX684从2.7～4.2V的输入电压范围产生5V电压,它仅需要一个电阻和3个外部电容,毋须电感。如需驱动更多的LED,可选择MAX683或MAX682,它们可分别提供100mA和250mA输出电流。因此MAX682能同时驱动多达16个并联的白光LED。为了控制LED的亮度,可在关断控制端输入一个低频PWM信号（推荐200～300Hz信号）。
MAX684的开关频率和外部电阻REXT利用下列公式确定：
REXT (kΩ) = 45000 (Vin - 0.69V)/fOSC (kHz)
fOSC (kHz) = 45000 (Vin - 0.69V)/ REXT (kΩ)
如果REXT选取150kΩ,则开关频率在4.2V输入电压时为：1.053MHz, 3.6V输入电压时则变为873kHz。
电荷泵电源是一种低成本解决方案,它不需要外接电感,然而,这些是以牺牲转换效率为代价的。假定我们需要以5V电压驱动3个并联的LED,则输出功率为：
Pout = 5V × 15mA × 3 = 0.225W
该电荷泵电源的转换效率按下列公式计算：
E（效率）= Pout/Pin= Vout×Iout/(2×Vin× Iout + Iq×Vin)≈Vout/(2Vin)
其中：Iq: 为IC静态电流
例如,当Vin=3.6V,Vout=5V时,效率低于69.4%;当Vin=4.2V,Vout=5V,效率低于59.5%。如果驱动3个LED,需要的输入功率为：
Pin=Pout/E=5V×15mA×3/0.694=324mW （Vin=3.6V）
