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    LM3354/LM2792电荷泵驱动白光LED的电路

     
    发布商:NS 2007年12月13日

            美国国家半导体公司开发了许多用来驱动白光LED的解决方案,其中包括交换式电容变换器方案和采用电感器的交换式稳压器方案。采用具有稳压输出功能的LM3354电荷泵驱动白光LED的电源解决方案如图1所示,该电路可以输出4.1V的稳定电压。

    图1  采用LM3354驱动白光LED的电源

            LM3354电荷泵的电源电压范围为2.5~5.5V,输出电压有一系列标称值可供选择。用作白光LED驱动器时,可选用的标称输出电压为4.1V。LM3354电荷泵的开关工作频率为1MHz,可以采用容量较小的开关电容器,其最大输出电流为90mA,带有片内过热保护电路,静态与关态电流分别为475μA与5μA。控制LED亮度的脉宽调制信号可由LM3354电荷泵的关断控制()端输入,其重复频率应在60Hz以上,以免LED产生闪烁现象;但也不宜超过200Hz,以保证开关电容器具有足够的放电时间。

            图1所示的电路能在4.1V的输出电压下提供90mA的电流。这个电路驱动LED的数量,要根据每一只LED所需电流的大小而定。每一只LED的电流可按下式计算:

    ILED=(4.1V-VF)/RSET   (1)

    式中:VF代表所选用LED的正向压降。

            由于所有LED均以并联方式连接一起,因此各只LED的电流不尽相同。每只LED的电流能否相同取决于LED的正向压降是否相同。图1所示电路的体积小巧,在单节锂离子电池的电压范围内仍可取得约70%的平均效率(这里是指驱动LED的实际效率,因为限流电阻会消耗部分功率)。

            图1所示电路最适用于需要1~10只LED并要求具有亮度控制功能的情况,该电路不但成本低廉,而且可确保能发挥极高效率。但这个解决方案的缺点是由于流经不同LED的电流各自不同,而使显示屏的亮度不均匀。

            另一种驱动LED的可行解决方案是采用交换工电容变换器。只要采用交换式电容升压电路驱动电源,便可将电流加以稳定。图2所示为采用交换式电容变换器LM2792驱动LED的电路。

    图2  采用LM2792驱动LED的电路

            图2所示电路采用交换式电容倍压电路驱动电源,可驱动一至两只LED,驱动电流的总流量最高可达32mA。若只驱动两只LED,便可为每一只LED提供16mA的驱动电流。系统设计中可利用RSET电阻及BRGT管脚设定电流值。由于采用同一电源,因此驱动LED的电流能够保持一致,其误差不会超过1%。图2所示电路的缺点是电源效率比较低。这个解决方案有两种方法控制LED的亮度:

    ①     将100~1000Hz PWM信号加在停机管脚上,但也可将仿真电压加在BRGT管脚上,以便控制亮度时可以有更理想的线性。

    ②     由于BRGT管脚可以利用任何形状的连续性仿真波形控制LED的亮度,因此可以实现多种不同的光暗模式及效果。

            在需要驱动4只LED时,可以采用LM2794或LM2795两种型号的芯片。LM2794和LM2795的电路结构与LM2792大致相同,功能上并无区别,但由于晶体管上的压降较小,因此有助于提高电源效率。图3示出了LM2794、LM2795和LM2792的效率曲线。LM2794和LM2795可驱动4只LED,总的驱动电流可达60mA。LM2794和LM2795也无需加设LM2792电路(见图2)中的二极管VD。LM2794与LM2795之间的区别是LM2794与LM2795的停机管脚各有不同的极性,这个特点使系统设计更为简便。

    图3  LM2794、LM2795和LM2792的效率曲线

            交换式电容变换器最适用于驱动1~4只LED的电路,采用该解决方案的电路具有功能完善、体积小、成本低、LED电流能准确地保持一致等特点。