前言
隨著白光LED的發(fā)展，它的應(yīng)用越來(lái)越廣。從前，白光LED最常見(jiàn)的應(yīng)用是作為小尺寸LCD彩屏的背光。現(xiàn)在白光LED的亮度加大，它的應(yīng)用已普及到其它方面，例如手電筒或手機(jī)照相輔助照明。本文介紹一種利用普通的升壓芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)大電流LED的高效電路。
電路設(shè)計(jì)
一般白光LED的電流在20mA 左右，但高亮度的LED需要200~300mA 電流。如果產(chǎn)品需要用三至四顆高亮度的白光LED，為了亮度平均，一般的做法都是把它們串連接在一起。市場(chǎng)上絕大部分的白光LED驅(qū)動(dòng)芯片都只能驅(qū)動(dòng) 20mA左右。碰上串聯(lián)大電流LED的應(yīng)用便要另想辦法。 Intersil 的EL7516是一顆典型的升壓芯片，此芯片工作于1.2MHz 定頻PWM模式，內(nèi)置1.5A,200mΩ MOSFET。圖1示出EL7516的典型應(yīng)用電路。通過(guò)DC-DC升壓作用，EL7516將2.7~5.5V輸入轉(zhuǎn)化成12V的恒定電壓。跟一般PWM控制芯片一樣， FB引腳是接到與1.3V比較的誤差放大器。通過(guò)選定R1, R2的電阻值來(lái)設(shè)置輸出電壓。
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圖1 EL7516的升壓應(yīng)用電路 |
將EL7516的恒壓電路改成驅(qū)動(dòng)LED的恒流電路是非常簡(jiǎn)單的。如圖2所示，只要將在FB端的R1換成LED，改變R2就可以調(diào)節(jié)通過(guò)LED的電流。可從下式選定R2值：R2=VFB/Iled其中VFB是FB引腳的電壓，即1.3V；Iled是通過(guò)LED的電流。
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圖2 標(biāo)準(zhǔn)的LED驅(qū)動(dòng)電路 |
若Iled的要求為300mA，那么R2需要4.3W，如圖3所示。
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圖3 EL7516用于驅(qū)動(dòng)4個(gè)高亮度白光LED |
關(guān)于圖3的電路，最大的缺點(diǎn)在于R2的損耗。R2通過(guò)300mA時(shí)，電阻的功耗接近0.39W。這樣大的功耗不但影響效率，也須要用體積比較大的電阻，才能接受0.39W的熱量。一般來(lái)說(shuō)，這些應(yīng)用都是電池供電的，效率及線路PCB空間要求都比較嚴(yán)格，現(xiàn)在讓我們看看怎樣提高此線路的效率。
圖4示出改善電路。比較圖3, 圖4增加了兩個(gè)元件—R3及D1。無(wú)論電路怎樣改動(dòng)，EL7516都會(huì)調(diào)節(jié)占空比使到FB的電壓維持1.3V。假設(shè)D1的正向?qū)▔航凳?.6V，R2的壓降便約0.7V。要保持300mA LED電流，R2可選用2.3Ω。而R2的功耗亦從原來(lái)的0.39W降至0.21W。雖然功耗已降低，但R2也得用半瓦電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)這種電路。
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圖4 改善線路一 |
圖5示出了進(jìn)一步的改善方法。一個(gè)廉價(jià)的TL431加進(jìn)電路里作為2.5V的基準(zhǔn)源。如前所述，EL7516會(huì)保持FB在1.3V；所以通過(guò) R4的電流是: (2.5-1.3)/20k=60mA。因FB是一高阻抗引腳，我們假設(shè)這60mA全數(shù)流入R5而做成同樣1.2V壓降。剩下的0.1V，會(huì)由R2來(lái)完成。為了方便購(gòu)買，我們把R2選定為 0.39Ω。所以通過(guò)LED的電流約為: 0.1/0.39 = 255mA。R2的功耗亦大幅降低至: 0.1×0.255 = 26mW。
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圖5 改善線路二 |
通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們得出圖3與圖5的效率比較結(jié)果(表1)。
結(jié)語(yǔ)
從以上實(shí)驗(yàn)可以見(jiàn)到，只要在電路上稍作改動(dòng)，可大大提高高電流LED的工作效率。實(shí)驗(yàn)中，我們用5V輸入。實(shí)際的應(yīng)用很可能是單個(gè)鋰電池供電。EL7516最低工作電壓為2.3V，所以適用于單個(gè)鋰電池供電。但EL7516 內(nèi)置MOSFET有峰值電流(1.3A min)保護(hù)，如鋰電池電壓掉到3V以下，驅(qū)動(dòng)四顆LED有可能觸發(fā)電流保護(hù)。如須要在3V以下工作，最好把輸出減少為三顆LED。
參考文獻(xiàn)：
1. Intersil EL7516 datasheet
2. Luxpia LUXPHERION LL1.0 High Power LED datasheet