LED升压转换器..docVIP

白光LED升压转换器和电荷泵的比较目前，便携式产品广泛使用彩色LCD显示器，用白光LED作为背光。为白光LED供电需要特别的转换器，需要提供LED正向导通的高压和恒流驱动，减小电池电压变化时所引起的亮度变化以及不同LED之间的亮度不匹配。为了达到这个目的，有两种主流的转换器：基于电感的升压转换器和基于电容的电荷泵转换器。这两种转换器各具优缺点，需要根据系统的具体要求决定选用哪种架构。 中国照明网技术论文·LED照明 ????? 本文以MAX1561升压转换器和MAX1573电荷泵为例，对两种转换架构进行比较。文中评估了每种转换器的优点，所得出的结论有助于系统设计者选择正确的方案。MAX1561和MAX1573几乎是在同一时期、在同一工厂、采用相同工艺设计的，开关频率均为1MHz，适合进行对比。 中国照明网技术论文·LED照明 ??????电路复杂性：电荷泵略占优势 中国照明网技术论文·LED照明 　　图1给出了两种方案的电路图，两个电路都只有几个简单的外部元件，但升压转换器需要电感和肖特基二极管(有些升压转换器内部集成肖特基二极管，但通常会降低效率)。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 　　图1. MAX1561升压转换器(a)和MAX1573电荷泵(b)是2种LED供电方案。电路复杂度基本相同，但电荷泵不需要电感。 效率：电荷泵的效率竟略占优势 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 　　图2给出了两种方案的效率，效率是在标准的锂电池以C/5的速率放电为LED供电的情况下测量的。18mA/LED的效率曲线代表正常显示亮度情况下的效率，升压转换器和电荷泵的平均效率都是83%；图中2mA/LED的效率曲线代表LED处于亮度比较暗的静止状态时的效率，电荷泵可以获得76%的平均效率，明显好于升压转换器的59%。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 　　图2. MAX1561升压转换器(a)和MAX1573电荷泵(b)在18mA/LED的测试条件下，整个电池工作时间内的平均效率均为83%。当LED比较暗时，2mA/LED，电荷泵效率高于升压转换器。 中国照明网技术论文·LED照明 　　上述结果出乎人们的预料，因为大多数电荷泵的效率达不到这样的效率。MAX1573之所以能够提供业内领先的效率，是因为它包含了1倍压旁路和1.5倍压升压电荷泵模式，并具有自适应切换功能，低压差线性电流调节器能够在电池电压下降的时候尽可能地保持在1倍压模式，从而取得高效率。传统电荷泵方案不具备1倍压模式，只能取得50%至67%的效率。一些竞争产品虽然也包含了1倍压模式，但工作在这种模式的时间较短，所以一般达不到83%的平均效率。 中国照明网技术论文·LED照明 　　对于升压转换器，MAX1561是业界效率非常高产品。通过某些折中，也可以获得更高的效率，例如：MAX1599，在18mA/LED时，效率是87%；在2mA/LED时，效率是71%。MAX1599和MAX1561非常类似，只是开关频率从1MHz降到500kHz，第开关频率下减少了开关损失。但是，频率的降低使得外部电感的尺寸提高2倍。 物理尺寸；电荷泵占优势 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 　　图3给出了两种方案的PCB布局，包括外部元件。升压转换器的引脚数较少，允许采用小尺寸、3mm x 3mm的封装，但电感使得整体尺寸变大，高度也较大。大约1mm高的电感甚至占用比图3还大的电路板空间。虽然电荷泵本身尺寸较大，4mm x 4mm，但它只需要较小的1μF陶瓷电容。图3(b)所示0603封装的电容，至少有3家厂商可以提供图3(c)所示0402电容。在对尺寸要求特别苛刻的情况下，也可以选择2mm x 2mm封装的MAX1573，整个电荷泵方案的尺寸仅为11mm2。 中国照明网技术论文·LED照明 　　图3. 因为要使用电感，升压转换器(a)比电荷泵(b)占用更大的电路板空间和高度。如果使用晶片级封装的MAX1573和0402封装的1μF电容，整个电荷泵方案(c)的尺寸就会非常小。 中国照明网技术论文·LED照明 　　系统灵活性：升压转换器占优势　　升压转换器的一个重要的优点是支持串联LED，电荷泵只能驱动并联LED。从图4(a)可以看出，串联配置的LED，在升压转换器和LED之间只需2条连线。如果升压转换器或电荷泵放置在系统板，而LED模块放置在显示板，这个优势将非常重要。这种情况下，升压转换器只需极少的接点。除此之外，升压转换器可以支持更多的LED模块，每个显示模块可以串联不同数量的LED。而且，在实际应用中可能不