基于升压的负电荷泵白光LED驱动器的设计

基于升压的负电荷泵白光LED驱动器的设计

概述

　　当前许多便携式消费类电子产品，例如手机、PDA、MP3播放器、笔记本等都带有显示屏，虽然不同的应用对于显示屏的种类以及大小会有所不同，但对于广大设计人员来说，都需要为其设计背光电路。白光LED被认为是小型手持设备彩色显示器的理想背光源。

　　驱动白光LED的最简单方法是采用电压源通过一个镇流电阻驱动LED（如图1所示）。这种驱动方式的优点是选择电压源的余地很大，调节器与LED之间只需要一个连接端点。但缺点也同样明显：其一，效率低下，这主要是由于镇流电阻的损耗造成的；其二，LED电流的稳流能力差，控制不精确，由于温漂以及LED的不匹配造成的LED正向电压的变化，将使最终的LED电流产生较大变化，从而影响背光亮度的控制。

      因此，理想的白光LED驱动方式是采用恒流驱动，它能避免白光LED由于温漂造成的电流波动，或者由于LED不匹配造成的亮度不均，可以产生一个可控的LED正向电流。此时驱动器不需要输出稳定电压，只需控制流过LED的电流恒定，即可实现可控的亮度控制。

常见拓扑结构比较

　　LED的发光强度与流过LED的电流有关，电流越大，光强越高。常见数码相机和蜂窝电话中一般需要2至3个LED作为背光，而PDA中则一般需要3至6个LED背光。可以通过并联或者串联的方式驱动LED，这两种方式各有优缺点：串联方案中LED电流一致，电路控制简单，但需要较高的驱动电压；并联方案的电路较为简单，所需的驱动电压也较低，但LED数目较多时，需要多个控制通道，同时电流的一致性也较差。

　　LED驱动器从拓扑结构上分，主要可以分为基于电感的DC/DC驱动器以及基于电容的电荷泵驱动器，当然也有少数LED驱动器采用线性稳压器的驱动架构。由于基于电感的驱动器能够提供比较宽范围的输出电压，效率高，因此在很多设计中均采用基于电感的驱动器结构驱动多个串联LED。而基于电容的电荷泵驱动器省去了所需的外部电感，具有体积小、设计简单、成本低的特点，也比较受欢迎。由于基于电荷泵的LED驱动器只能产生输入电压的倍数(如：1.5倍、2倍)，有限的驱动电压使基于电荷泵的LED驱动器常用于并联驱动多个LED。至于采用线性稳压器的LED驱动架构，由于效率较低，并且只能工作于降压条件下，因此应用范围较为受限，无法用于采用单节Li+电池供电的手持设备。本文主要讨论基于电感的DC/DC驱动器和基于电容的电荷泵驱动器这两种常见的拓扑结构。

　　为适应便携式产品的应用需求，MAXIM提供了多种拓扑结构的LED驱动器，包括基于电感的LED驱动器，以MAX1553-MAX1554为代表，还包括MAX1561、MAX1582等器件；以及基于电容的电荷泵驱动器，以MAX1570为代表，其他产品还有MAX1575、MAX1576等。