LED驱动电路电源方法

发布时间:2009-03-12 22:11:22  来源:838电子    作者:小虎   更新20211025 070643

白光LED驱动器的特性
许多应用的屏幕需要背光调整功能,例如PDA等产品的使用者就能调整屏幕亮度,以配合周围环境的照明情形,还有许多产品的处理器会在系统闲置一段时间后,自动降低或切断背光电源,例如行动电话就是如此。调光功能的实作方法可分为两种:类比和脉冲宽度调变(PWM)。采用类比调光技术时,只需将白光LED的电流降至最大值的一半,就能让屏幕亮度减少50%。这种方法的缺点包括LED光色会移动,而且需要类比控制讯号,但应用产品通常并未提供这类讯号。 PWM调光技术会提供完整电流给白光LED,但会减少电流负载周期(duty cycle),进而达成调光的要求,例如要将亮度减半,只需50%的负载周期提供完整电流。 PWM讯号频率通常会超过100Hz,确保这个脉冲电流不会被眼睛察觉,PWM频率的最大值需视电源供应的启动和反应时间而定;为了得到最大弹性,同时让整合更简单,白光LED驱动器最高应能接受50kHz的PWM频率。调光讯号通常来自于系统处理器的GPIO接脚。

为了因应可能出现的开路故障,固定电流的白光LED驱动器需要过电压保护功能。如同前面所述,白光LED和驱动器通常在不同的电路板,因此连接器的接脚脱落就会造成开路故障,另一个可能性则是白光LED故障成为开路;无论是那一种情形,驱动器为了提供固定电流,都会增加它的输出电压,此时若无保护电路,输出电压很快就会升高,对元件或输出电容造成损害。保护驱动器的最简单方法是选择内建过电压比较器的元件,并利用此功能来限制最大输出电压,例如TPS61043就具备这项功能。齐纳二极管也可用来限制最大输出电压,然而这种做法的效率极差,因为在故障期间,会有预先设定的最大电流通过齐纳二极管

负载切断功能是白光LED驱动器电源供应常被忽略的特色之一,电子式负载切断功能可于电源供应关掉后,将白光LED与输入电源之间的连线切断,这项功能在下面两种情形非常重要:关机和PWM调光。如同图2所示,就算升压转换器的电源被切断,负载仍会经由电感和反向电压保护二极管(catch diode)连接到输入端。由于输入电源仍连接至白光二极管,就算电源供应停止工作,依然会有很小的电流继续通过。可携式产品可能有高达95%的时间处于待命状态,就算泄漏电流非常小,电池寿命也会大幅减少。负载切断功能对于PWM调光也很重要,因为在PWM截止导通期间,电源供应虽然不供应电流,但输出电容却仍连接至LED,若没有负载切断功能的协助,输出电容就会透过LED继续放电,直到调光脉冲让电源供应进入导通状态。由于输出电容在每个调光周期刚开始时都处于部份放电状态,电源供应也必须在周期开始时对这些输出电容进行充电,使得每个周期都会出现涌入电流尖波,这个涌入电流不但降低系统效率,还会在输入电源线路上造成电压暂态变动。有了负载切断功能,LED与电路的连线就会切断,当电源供应停止导通时就不会有泄漏电流,输出电容也能在PWM调光周期之间保持满电位状态。负载切断电路的最佳实作方式是在LED和电流感测电阻之间加入MOSFET三极管,因为将MOSFET三极管加在电流感测电阻和地线之间会造成额外的电压降,此电压还会成为输出电流设定点的误差电压。

设计范例概述


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