解析可调充电泵解决LED节能驱动问题

    白光LED节能灯现已遍及应用于手持装备(如手机)上作为彩色LCD屏的背光以及键盘灯。彩色LED节能灯是向用户陈诉来电和电池充电情况的良好指示器。LED节能灯的亮度与通过电流成正比，而且电压必须充足高以使它们导通。如今最盛行的电池是锂电池，其电压通常为3.6V左右，但随着电池放电，电压会降落。基于这些缘故起因，LED节能灯不能直接用这种电池供电，还必要一个可调升压转换器。可调充电泵管理方案非常盛行，特殊是在总输出电流低于100mA的简单和低本钱应用中。
    1差别电流驱动差别LED节能灯
    输出可调充电泵，如Catalyst公司的CAT3200-5，是抱负的LED节能灯驱动器之一，能在实现5V稳压输出的同时提供最高达100mA的负载电流。用于LCD背光的白光LED节能灯的电流通常为20mA，此时正向电压VF约为3.4V。每个LED节能灯上的电流通过串联电阻来设置，该电阻也称为镇流电阻(见图1)。这种结构容许在LED节能灯上并行地通过差别电流。较大的电阻值意味着LED节能灯上较小的电流。可用公式1来很好地近似得出LED节能灯上的电流(忽略互连消耗)。
    公式1：VOUT=VF+(LED节能灯电流×RS)
    此中，VF是LED节能灯的正向电压，RS是串联电阻。
    输出电压VOUT稳固在5V，思量到当正向电压VF为3.4V时LED节能灯上的电流为20mA，则RS=(5V-3.4V)/20mA，即80欧姆。在这个例子中，接纳了3个白光LED节能灯作为体现屏的背光，2个彩色LED节能灯(分别是赤色和蓝色)作为指示器。每个彩色LED节能灯具有差别的正向电压特性。赤色LED节能灯的正向电压很低，通过20mA的电流时电压通常为2.8V。由于指示器LED节能灯不消于照明，以是其电流比背光LED节能灯更小。
    CAT3200-5充电泵是一种倍压器，只必要一个大电容作为积贮容器，将电荷从输入转移到输出。这里保举利用1μF的陶瓷电容。所需的全部外部元件就是别的两个1μF电容，分别置于输入和输出管脚。
    市场上还存在别的的LED节能灯价格驱动器实现方案，如电感升压或电流控制的充电泵。电感升压驱动器接纳一个电感将输入电压升高以驱动几个串联的LED节能灯，它的优点是能在这些LED节能灯上提供雷同的电流，但这种结构不得当上述应用实例。另一类LED节能灯驱动器就是电流控制的充电泵，通过利用片上电流调治器，单独的LED节能灯通道可驱动一个LED节能灯。在这种情况下，LED节能灯上电流的巨细由外部电阻来设置。在更庞大的驱动器中，通过数字接口可将它编程到芯片内里去。这种结构的利益是不再必要镇流电阻了。既然全部LED节能灯上的电流都是一样的，以是这种管理方案也不得当我们讨论的应用。
    2浪涌电流
    最关键的标题常出如今体系上电时。当“使能”输入管脚的信号从逻辑低向逻辑高转换时，器件导通并开始向大电容充电。结果在很短时间内输入电流急剧增大，产生所谓的“浪涌”电流。用来形貌电源管理芯片优点的一个指标就是在监控输入电流方面体现怎么样。高浪涌电流带来的风险是内部轨电压(VRAIL)刹时降落并影响体系运行。轨电压的降落是电源输出阻抗RS和互连阻抗RINTER的函数。
    体系轨电压的盘算公式为：VRAIL=VBAT-IIN×(RSINTER，
    此中，VBAT为电池电压，IIN为输入电流。举例来说，若串联电阻总和为1.5(，浪涌电流为0.5A，则轨电压为：VRAIL=3.6V-(0.5A×1.5欧姆)=2.85V。
    低的电压却可导致体系瓦解。一种淘汰电池输出浪涌电流的要领是增大输入电容CIN。如许一来，给大电容充电的大部门电流由电容CIN提供，可淘汰浪涌电流。
    输入电流波形体现当输出电压线性增长到额定5V时输入电流是渐渐上升的。初始的电流毛刺由于只有很短的2μs连续时间，以是没有什么危害，故对输入电压的影响很小。
    可调充电泵为驱动LED节能灯提供了良好的管理方案，并很容易在PCB板上实现。当选择这种器件时，必要思量的一些关键参数包罗输出电流巨细、输入电压范畴、上电序次、开关频率和低噪声事变性能。