基于高效的白光LED驅動電路設計

自從蜂窩電話和便攜式游戲機采用彩色液晶顯示屏后，市場上就出現了對高亮度純色背景光源的大量需求，白光二極管被認為是目前市場上可以獲得的最好的背景光源。本文介紹XC9103和XC6367兩個系列常用白光LED驅動IC的特點和驅動電路的設計。

常用驅動電路介紹

圖1為常用的串聯LED驅動電路原理圖，圖中驅動IC為XC9103系列DC轉換器，該電路具有以下特點：

　　1. 可以將白光LED串聯使用，不論連接的LED數量有多少，只需一個電阻就可以向它們提供恒定電流；

　　2.減少了元器件數量，進一步降低了電路的整體功耗；

　　3. 各個白光LED正向電壓的不同不會影響白光LED的工作電流；

　　4. 用一個電阻就可以調整白光LED的工作電流；

　　5. 幾乎不做任何其它的改動，就可以隨意改變白光LED的連接數量；

　　6. 利用陶瓷電容可以獲得低的紋波噪聲，并延長電路使用壽命；

　　7. 可以大大節省電路空間：XC9105和FET+SD都采用SOT23封裝，線圈的最大厚度只有1.2毫米，輸入和輸出電容均采用陶瓷電容。

當采用XC9103系列器件時，可以采用陶瓷電容作為CL電容來抑制有害的信號輻射。

圖中的升壓DC/DC轉換器用于輸出驅動LED的恒定驅動電流，LED驅動電流值等于FB控制電壓除以所連電阻的阻值。XC9103的FB控制電壓為0.9V，XC6367的FB控制電壓為1.0V。因此通過改變電阻值，可以將LED驅動電流調整到所需的數值。DC/DC轉換器的輸出電壓等于LED的正向電壓加上FB終端電壓，如果LED數量大于1時，輸出電壓為FB終端電壓加單個LED的正向電壓與LED的數量的乘積。

圖中LED的驅動電流可以通過下式計算：

ILED=VFB /RFB2

上式中ILED為LED驅動電流，VFB為FB引腳控制電壓。XC9103的FB控制電壓為0.9V，SC6367的FB控制電壓為1.0V。圖中的RFB2電阻值為47歐姆，因此LED的驅動電流為19mA。效率為LED上的電壓降與驅動電流的乘積相對于輸入電壓與輸入電流乘積的百分比：

VLED×ILED/(VIN×IIN)×100%

其中VLED為LED上的電壓降。

當采用XC6367系列器件時不需要RSEN電阻，采用221μF 的鉭電容作為輸出電容CL。

驅動電路設置

圖中所列出的外部器件額定值是在VIN=3.0V時只允許連接4個白光LED。如果要點亮5個或5個以上的白光LED，則必須提高VIN電壓，或選擇額定電流值更高的電感線圈或場效應管，并且所選器件的直流電阻要更小。

當LED前端電壓Vf=3.5V時，在白光LED數量不多于兩個的條件下，VDD和VCE可以從VOUT得到，此時可以去掉電容CDD；當白光LED數量在3個或3個以上時，由于VOUT會超過10V，因此VDD只能從VIN獲得。

驅動電路的效率計算公式為：效率(EFFI%)=白光LED上的電壓×白光LED上的電流×100/輸入電壓×輸入電流。LED連接方式的不同，電路的效率也會有很大的差異。表1為LED串聯和并聯的效率值比較,可以發現LED數量增多，電路的效率就越高，相同LED數量條件下，串聯的效率遠高于并聯的效率。

如上所述，在輸出端需要把白光LED與電阻串聯起來使用。如果使用4個以上的白光LED，需要選用額定電流值較高的線圈。