白光LED电源设计技术

　　随着彩色显示屏在便携市场(如手机、PDA 以及超小型 PC)中的广泛采用，对于一个单色 LCD 照明而言，就需要一个白色背光或侧光。与常用的 CCFL(冷阴极荧光灯)背光相比，由于 LED 需要更低的功耗和更小的空间，所以其看起来是背光应用不错的选择。白光 LED 的典型正向电压介于 3V～5V 之间。由于为白光 LED 供电的最佳选择是选用一个恒流电源，且锂离子电池的输入电压范围低于或等于 LED 正向电压，因此就需要一款新型电源解决方案。

　　主要的电源要求包括高效率、小型的解决方案尺寸以及调节 LED 亮度的可能性。对于具有无线功能的便携式系统而言，可接受的 EMI 性能成为我们关注的另一个焦点。当高效率为我们选择电源最为关心的标准时，升压转换器就是一款颇具吸引力的解决方案，而其他常见的解决方案是采用充电泵转换器。在本文中，我们分别对用于驱动白光 LED 的两款解决方案作了讨论，并探讨了他们与主要电源要求的关系。另外一个很重要的设计考虑因素是调节 LED 亮度的控制方法，其亮度不但会影响整个转换器的效率，而且还有可能会出现白光 LED 的色度变换。下面将介绍一款使用一个 PWM 信号来控制其亮度的简单的解决方案。与其他标准解决方案相比，该解决方案的另外一个优势就是其更高的效率。

　　任务

　　一旦为白光 LED 选定了电源以后，对于一个便携式系统来说，其主要的要求就是效率、整体解决方案尺寸、解决方案成本以及最后一项但非常重要的 EMI(电磁干扰)性能。根据便携式系统的不同，对这些要求的强调程度也不尽相同。效率通常是关键的设计参数中最重要或次重要的考虑因素，因此在选择电源时，要认真考虑这一因素。图 1 示显示了白光 LED 电源的基本电路。

图1 一个优异的效率需要一个可变转换增益 M

　　该锂离子电池具有一个介于 2.7V～4.2V 的电压范围。该电源的主要任务是为白光 LED 提供一个恒定的电流和一个典型的 3.5V 正向电压。

　　与充电泵解决方案相比，升压转换器可实现更高的效率

　　一般来说，用于驱动白光 LED 的电源拓扑结构有两种：即充电泵或开关电容解决方案和升压转换器。这两款解决方案均可提供较高的输出和输入电压。二者主要的不同之处在于转换增益 M=Vout/Vin，该增益将直接影响效率;而通常来说，充电泵解决方案的转换增益是固定不变的。一款固定转换增益为 2 的简单充电泵解决方案通常会产生比 LED 正向电压高很多的电压，如方程式 (1) 所示。其将带来仅为 47% 的效率，如方程式 (2) 所示。