白光LED背光应用

大部份的移动电话与PDA制造商正试图找到一个能够提供白光LED背光功能，经济而且有效率的升压解决方案。本文将比较一个2X充电泵升压解决方案与采用电感器的升压转换器分别提供三颗白光LED电源的应用情形。

近年来无线通讯的革命已经逐渐将彩色LCD显示屏幕带入移动电话与PDA市场，白光LED则提供了这类应用最佳的背光解决方案，但是这也引发了一个问题，那就是单颗锂离子电池的电压 ─ 通常为3.6V~4.2V ─ 将无法满足推动白光LED的要求，主要的原因是白光LED的前向电压在20mA时大约为3.5V，甚至可能达到4.0V，这也就是为什么大部份的移动电话与PDA制造商都想尽办法要找到一个能够提供白光LED背光功能，经济而且有效率的升压解决方案。

这篇文章将比较一个2X充电泵升压解决方案与采用电感器的升压转换器分别提供三颗白光LED电源的应用情形。
　
AX684充电泵解决方案

图一　MAX684 White LED Driver

(图一)为一个能够提供三颗白光LED各15mA电源的简单充电泵解决方案，MAX684充电泵稳压器可以由2.7V ~ 4.2V输入产生5V的电压输出，而且这个完整的5V 50mA(max)稳压器只需外加一颗电阻与三颗电容，完全不需电感器，如果应用上需要超过三颗白光LED，那么可以采用MAX683与MAX682，分别提供了100mA与250mA的输出电流，其中MAX682可以推动高达16颗并联的LED，要控制LED的亮度，我们可以在/SHDN接脚加上一个低频的PWM信号，建议频率范围为200 ~ 300Hz。要选择MAX684的切换频率，我们可以透过(公式一)计算出外加电阻REXT的值：
REXT (kΩ) = 45000 (VIN- 0.69V)/fOSC (kHz)
fOSC (kHz) = 45000 (VIN ( 0.69V)/ REXT (kΩ)

如果我们采用REXT = 150k(，那么在VIN=4.2V时切换频率为1.053MHz，VIN=3.6V时则为873kHz。

乍看之下，我们可以发现充电泵解决方案最为经济，原因是它并不需要电感器，但是使用充电泵却会牺牲效率，例如如果我们采用5V来推动三颗并联的白光LED，那么就需要提供以下的功率输出：
Pout = 5V x 15mA x 3 (3颗并联的白光LED) = 0.225W

2X稳压充电泵的效率接近于后面连接线性稳压器的切换电容倍压器，2X稳压充电泵的电源转换效率可以由(公式二)取得：

转换效率 = Pout/Pin = Vout x Iout/ (2 x Vin x Iout + Iq x Vin) =Vout/(2Vin)

Iq: 组件静态耗电流

举例来说，如果Vin =3.6V且Vout= 5.0V，那么效率会低于69.4%，如果Vin=4.2V 且Vout=5.0V，那么效率则低于59.5%，如果要推动三颗白光LED的话，我们就需要提供以下的输出功率：
当 Vin= 3.6V 时，
Pin= Pout/ 转换效率
= 5V x 15mA x 3/ 0.694
= 324mW
当 Vin= 4.2V时，
Pin= Pout/ 转换效率
= 5V x 15mA x 3/ 0.595
= 378mW
当输入电压越来越高时，转换效率会越来越低，同时需要更高的输入功率。
　
MAX1848升压转换器解决方案
(图二)为MAX1848升压转换器解决方案应用在推动三颗白光LED的情形，MAX1848/49在设计上主要是针对以定电流方式推动二颗或三颗LED，以提供移动电话、PDA与其它掌上型的设备背光功能为目的，这个升压式PWM转换器内含一个高电压、低导通电阻RDS(ON)的N信道MOSFET开关，可以达成高效率并延长电池使用时间，此外，一个单一模拟电压双模(Dual-Mode)输入可以提供简单的背光调整与开关控制，这个输入可以是PWM加上RC滤波器，而快速的1.2MHz电流模式PWM控制则使得电路可以搭配小型的输出与输入电容及电感，同时将输入电源或电池上的涟波降到最低，同时可控制的和缓激活功能还能够在激活过程中消除冲入(in-rush)电流。MAX1848/49采用省空间低厚度SOT23 (MAX1848)与小型μCSP (MAX1849)包装。

图二　MAX1848 Boost White LED Driver

在图二中我们可以看出MAX1848仅需搭配一颗小型电感、一颗二极管、一个电流感测电阻与三颗电容，这个解决方案的总成本比MAX684充电泵解决方案稍高，但是却提供了更佳的转换效率表现。在推动三个串联的白光LED时，我们需要提供这样的输出功率：
Pout= 3.1V x 3 (3颗并联的白光LED) x 15mA = 139.5 mA
MAX1848的转换效率则可以由(公式三)取得：
转换效率 = Pout/ (Pout + PMAX1848 + PD1)
PMAX1848：MAX1848的功率耗损
PD1：肖特基二极管D1的功率耗损
(表一)为MAX1848评估电路板的实际测量结果，MAX1848解决方案拥有比MAX684充电泵解决方案高上15 ~ 25个百分点的转换效率，依输入电压的不同而定。

表一　MAX1848设计评估套件实际测量结果
MAX1848解决方案在Vin = 3.6V时的输入功率需求为：
Pin = 9.32V x 15mA/ 0.8529 = 164 mW
MAX1848解决方案在Vin = 4.2V时的输入功率需求为：
Pin = 9.32V x 15mA/ 0.8539 = 163.7mW
　
总结

MAX684解决方案需要较少的零件，同时成本也较低，另一方面MAX1848解决方案的输入功率要求则低上许多，也代表了它可以大幅延长电池的使用时间，MAX1848的升压式设计使得我们可以将白光LED串联，因此能够提供LED相同的电流而得到同样的亮度，这样的安排方式同时也能够节省镇流电阻，MAX1848还包含了一项重要的功能，就是拥有过电压保护线路，可以保护输出不受白光LED意外断线的伤害，MAX1848解决方案相当适合便携式设备上小型彩色LED显示屏幕的背光应用。

哎呀，环球小编暂时没收集到白光LED相关的品牌排行，可以看看右侧信息，有很多与《白光LED背光应用》相关的资讯