驅(qū)動(dòng)白色LED的升壓式變換器MAX1848

摘要：MAX1848以恒流驅(qū)動(dòng)白色LED，在峰窩電話、PDA及其它便攜式電子產(chǎn)品中作背光源。

關(guān)鍵詞：白色LED；可編程軟啟動(dòng)；模擬電壓亮度調(diào)節(jié)

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(qū)動(dòng)器，在便攜式電子產(chǎn)品中作彩色LED的背光源。該器件的主要特點(diǎn)是，對(duì)串聯(lián)的白色LED恒流供電，LED的亮度一致性好；轉(zhuǎn)換率高，典型值為87％；可用模擬電壓來(lái)調(diào)節(jié)LED的亮度，并可用電平來(lái)控制LED的亮、滅；內(nèi)部有高壓MOSFET作開(kāi)關(guān)管，輸出功率可達(dá)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(tài)電流1mA；輸出電壓可達(dá)13V，并有過(guò)壓保護(hù)；有可編程的軟啟動(dòng)功能，可防止啟動(dòng)時(shí)大的沖擊電流；有關(guān)閉控制，在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)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(yīng)用于手機(jī)及智能電話，PDA、無(wú)線手持設(shè)備，GPS及便攜式計(jì)算機(jī)等。

2 基本應(yīng)用電路

MAX1848的管腳排列如圖1所示，基本應(yīng)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(fù)載為串聯(lián)的三個(gè)白色LED。R_SENSE為檢測(cè)流過(guò)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(hào)與流過(guò)LED的電流成正比，進(jìn)而達(dá)到電流穩(wěn)定的目的。

圖1 MAX1848管腳排列

圖2 MAX1848基本應(yīng)用電路

COMP端（腳1）為誤差放大器的補(bǔ)償端，外接一個(gè)電容器到地，這電容的容量對(duì)軟啟動(dòng)有作用，每0.01μF啟動(dòng)時(shí)間大約為0.833ms。

CTRL端（腳2）為L(zhǎng)ED亮度調(diào)節(jié)端，也可控制LED的亮、滅（雙模式制）。當(dāng)此端加250mV到5.5V或（V＋加2V）時(shí)，將隨電壓變化起調(diào)節(jié)LED亮度作用；當(dāng)此端加100mV以下電壓或接地時(shí)，器件被關(guān)閉，LED滅。

2.1 LED電流的設(shè)定

流過(guò)LED的電流I_LED與CTRL端的電壓、連接在CS端的R_SENSE有關(guān)，其關(guān)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(shí)，LED電流最大，LED最亮。

在實(shí)際計(jì)算時(shí)，先設(shè)定最大的V_CTRL值，根據(jù)要求的I_LED來(lái)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(shè)定R_SENSE，及根據(jù)最大的I_LED(max)來(lái)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(lái)自數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)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(yán)格，其典型值是C_IN=3.3μF，C_OUT=1μF。適當(dāng)增加C_IN及C_OUT的容量可減小紋波電壓，但會(huì)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(zhì)材料），它們有極低的串聯(lián)等效電阻（ESR）及很好的溫度穩(wěn)定性。

2）C_COMP的選擇

C_COMP的容量與軟啟動(dòng)時(shí)間（t_ss）有關(guān)，它們的關(guān)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(guān)，可按表1的I_LED大小來(lái)選取。

4）D₁的選擇

由于D₁工作在1.2MHz的高頻，需要采用恢復(fù)時(shí)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(guān)，其關(guān)系為

I_D(rms)=

可以按表1中的I_LED及電感器的I_PEAK來(lái)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(qū)動(dòng)更多LED的電路

MAX1814可采用2～3個(gè)分支來(lái)驅(qū)動(dòng)更多的LED。圖3是用3個(gè)分支來(lái)驅(qū)動(dòng)6個(gè)LED的電路。采用3個(gè)分支（每個(gè)分支2個(gè)LED）比用2個(gè)分支（每個(gè)分支3個(gè)LED）的效率高。每一個(gè)分支的LED數(shù)必須相等。

圖3 驅(qū)動(dòng)三路LED電路

為保證每個(gè)LED的亮度都差不多，則要求采用的LED必須是同一種型號(hào)的，不能采用不同型號(hào)的白色LED混用。它會(huì)由于管壓降不同、發(fā)光強(qiáng)度有差別而造成LCD屏幕亮度不均。

4 結(jié)語(yǔ)

MAX1848是高效率的升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。它以調(diào)整電流而非調(diào)整電壓的方式為白色LED供電。以用于移動(dòng)電話和PDA中的背光照明。該產(chǎn)品能激勵(lì)兩個(gè)或三個(gè)串聯(lián)形式的白色LED，消除由于不同的電壓閾值而產(chǎn)生的亮度差。

MAX1848轉(zhuǎn)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(nèi)部包含一個(gè)N溝道MOSFET開(kāi)關(guān)，其效率高達(dá)87％。輸出電壓高達(dá)13V，其輸出電流為60mA，能激勵(lì)高達(dá)三個(gè)串聯(lián)的LED。其5Ω芯片電阻可用作電阻傳感器，無(wú)須校準(zhǔn)就能提供5％的電流公差。其它特性包括一個(gè)來(lái)自DAC的用于亮度數(shù)字控制的輸入接口。其指定工作溫度范圍在－40℃～85℃之間。