驅動白色LED的升壓式變換器MAX1848??

摘要：MAX1848以恒流驅動白色LED，在峰窩電話、PDA及其它便攜式電子產品中作背光源。

關鍵詞：白色LED；可編程軟啟動；模擬電壓亮度調節

1??? 引言

??? MAX1848是一種由升壓式DC/DC變換器加上恒流電路等組成的白色LED驅動器，在便攜式電子產品中作彩色LED的背光源。該器件的主要特點是，對串聯的白色LED恒流供電，LED的亮度一致性好；轉換率高，典型值為87％；可用模擬電壓來調節LED的亮度，并可用電平來控制LED的亮、滅；內部有高壓MOSFET作開關管，輸出功率可達0.8W；振蕩器頻率1.2MHz，其電感器及電容器可采用小容量、小尺寸元件，減小印制板的面積；工作電壓2.6V到5.5V；靜態電流1mA；輸出電壓可達13V，并有過壓保護；有可編程的軟啟動功能，可防止啟動時大的沖擊電流；有關閉控制，在關閉狀態時空耗小于0.3μA；小尺寸SOT-23封裝；工作溫度－40℃～＋85℃。該器件組成的背光源主要應用于手機及智能電話，PDA、無線手持設備，GPS及便攜式計算機等。

2? 基本應用電路

??? MAX1848的管腳排列如圖1所示，基本應用電路如圖2所示。在圖2中，L₁、D₁、C_OUT等組成升壓式DC/DC變換器電路，其負載為串聯的三個白色LED。R_SENSE為檢測流過LED的電流，R_SENSE上的電壓反饋到CS端（腳7），即反饋的電壓信號與流過LED的電流成正比，進而達到電流穩定的目的。

圖1? MAX1848管腳排列

圖2? MAX1848基本應用電路

??? COMP端（腳1）為誤差放大器的補償端，外接一個電容器到地，這電容的容量對軟啟動有作用，每0.01μF啟動時間大約為0.833ms。

??? CTRL端（腳2）為LED亮度調節端，也可控制LED的亮、滅（雙模式制）。當此端加250mV到5.5V或（V＋加2V）時，將隨電壓變化起調節LED亮度作用；當此端加100mV以下電壓或接地時，器件被關閉，LED滅。

2.1? LED電流的設定

??? 流過LED的電流I_LED與CTRL端的電壓、連接在CS端的R_SENSE有關，其關系式為

??? I_LED=V_CTRL/（13.33×R_SENSE）

式中：V_CTRL為在CTRL端的電壓（250mV到5.5V）或V^＋加2V。則在V_CTRL最大時，LED電流最大，LED最亮。

??? 在實際計算時，先設定最大的V_CTRL值，根據要求的I_LED來確定R_SENSE。一般LED的最大電流I_LED(max)為15～20mA，則可用下式求出

??? R_SENSE=

例如，I_LED(max)=20mA，V_CTRL(max)=2V，則R_SENSE=7.5Ω。

??? 為減小在R_SENSE的損耗，可減小R_SENSE。則也可以先設定R_SENSE，及根據最大的I_LED(max)來確定所需的V_CTRL(max）值。

??? 例如，I_LED(max)=20mA，R_SENSE=5Ω，則按上式可求得V_CTRL(max)=1.33V。

??? V_CTRL電壓可來自數字/模擬轉換器（DAC）

2.2? 元器件的選擇

??? 1）C_IN及C_OUT的選擇

??? C_IN與C_OUT的選擇并不嚴格，其典型值是C_IN=3.3μF，C_OUT=1μF。適當增加C_IN及C_OUT的容量可減小紋波電壓，但會增加尺寸及成本。C_IN、C_OUT可選擇貼片式多層陶瓷電容器（X5R介質材料），它們有極低的串聯等效電阻（ESR）及很好的溫度穩定性。

??? 2）C_COMP的選擇

??? C_COMP的容量與軟啟動時間（t_ss）有關，它們的關系為

??? t_ss(max)=C_COMP×

??? 一般可按表1的情況選取。

??? 3）電感器L₁的選擇

??? 電感器L₁的大小與I_LED有關，可按表1的I_LED大小來選取。

??? 4）D₁的選擇

??? 由于D₁工作在1.2MHz的高頻，需要采用恢復時間小及正向壓降小的肖特基二極管。其工作電流I_D(rms)與電感器的峰值電流I_PEAK及LED的電流I_LED有關，其關系為

??? I_D(rms)=

可以按表1中的I_LED及電感器的I_PEAK來求出I_D(rms)，并且要求D₁的擊穿電壓大于V_OUT。

表1? 元器件選擇

3? 驅動更多LED的電路

??? MAX1814可采用2～3個分支來驅動更多的LED。圖3是用3個分支來驅動6個LED的電路。采用3個分支（每個分支2個LED）比用2個分支（每個分支3個LED）的效率高。每一個分支的LED數必須相等。

圖3? 驅動三路LED電路

??? 為保證每個LED的亮度都差不多，則要求采用的LED必須是同一種型號的，不能采用不同型號的白色LED混用。它會由于管壓降不同、發光強度有差別而造成LCD屏幕亮度不均。

4? 結語

??? MAX1848是高效率的升壓型DC/DC轉換器。它以調整電流而非調整電壓的方式為白色LED供電。以用于移動電話和PDA中的背光照明。該產品能激勵兩個或三個串聯形式的白色LED，消除由于不同的電壓閾值而產生的亮度差。

??? MAX1848轉換器工作輸入電壓在2.6～5.5V之間，可由鋰離子電池直接供電。該器件采用8腳SOT23封裝，內部包含一個N溝道MOSFET開關，其效率高達87％。輸出電壓高達13V，其輸出電流為60mA，能激勵高達三個串聯的LED。其5Ω芯片電阻可用作電阻傳感器，無須校準就能提供5％的電流公差。其它特性包括一個來自DAC的用于亮度數字控制的輸入接口。其指定工作溫度范圍在－40℃～85℃之間。