驱动白色LED的升压式变换器MAX1848

驱动白色LED的升压式变换器MAX1848  

摘要：MAX1848以恒流驱动白色LED，在峰窝电话、PDA及其它便携式电子产品中作背光源。

关键词：白色LED；可编程软启动；模拟电压亮度调节

1    引言

    MAX1848是一种由升压式DC/DC变换器加上恒流电路等组成的白色LED驱动器，在便携式电子产品中作彩色LED的背光源。该器件的主要特点是，对串联的白色LED恒流供电，LED的亮度一致性好；转换率高，典型值为87％；可用模拟电压来调节LED的亮度，并可用电平来控制LED的亮、灭；内部有高压MOSFET作开关管，输出功率可达0.8W；振荡器频率1.2MHz，其电感器及电容器可采用小容量、小尺寸元件，减小印制板的面积；工作电压2.6V到5.5V；静态电流1mA；输出电压可达13V，并有过压保护；有可编程的软启动功能，可防止启动时大的冲击电流；有关闭控制，在关闭状态时空耗小于0.3μA；小尺寸SOT-23封装；工作温度－40℃～＋85℃。该器件组成的背光源主要应用于手机及智能电话，PDA、无线手持设备，GPS及便携式计算机等。

2  基本应用电路

    MAX1848的管脚排列如图1所示，基本应用电路如图2所示。在图2中，L₁、D₁、C_OUT等组成升压式DC/DC变换器电路，其负载为串联的三个白色LED。R_SENSE为检测流过LED的电流，R_SENSE上的电压反馈到CS端（脚7），即反馈的电压信号与流过LED的电流成正比，进而达到电流稳定的目的。

图1  MAX1848管脚排列

图2  MAX1848基本应用电路

    COMP端（脚1）为误差放大器的补偿端，外接一个电容器到地，这电容的容量对软启动有作用，每0.01μF启动时间大约为0.833ms。

    CTRL端（脚2）为LED亮度调节端，也可控制LED的亮、灭（双模式制）。当此端加250mV到5.5V或（V＋加2V）时，将随电压变化起调节LED亮度作用；当此端加100mV以下电压或接地时，器件被关闭，LED灭。

2.1  LED电流的设定

    流过LED的电流I_LED与CTRL端的电压、连接在CS端的R_SENSE有关，其关系式为

    I_LED=V_CTRL/（13.33×R_SENSE）

式中：V_CTRL为在CTRL端的电压（250mV到5.5V）或V^＋加2V。则在V_CTRL最大时，LED电流最大，LED最亮。

    在实际计算时，先设定最大的V_CTRL值，根据要求的I_LED来确定R_SENSE。一般LED的最大电流I_LED(max)为15～20mA，则可用下式求出

    R_SENSE=

例如，I_LED(max)=20mA，V_CTRL(max)=2V，则R_SENSE=7.5Ω。

    为减小在R_SENSE的损耗，可减小R_SENSE。则也可以先设定R_SENSE，及根据最大的I_LED(max)来确定所需的V_CTRL(max）值。

    例如，I_LED(max)=20mA，R_SENSE=5Ω，则按上式可求得V_CTRL(max)=1.33V。

    V_CTRL电压可来自数字/模拟转换器（DAC）

2.2  元器件的选择

    1）C_IN及C_OUT的选择

    C_IN与C_OUT的选择并不严格，其典型值是C_IN=3.3μF，C_OUT=1μF。适当增加C_IN及C_OUT的容量可减小纹波电压，但会增加尺寸及成本。C_IN、C_OUT可选择贴片式多层陶瓷电容器（X5R介质材料），它们有极低的串联等效电阻（ESR）及很好的温度稳定性。

    2）C_COMP的选择

    C_COMP的容量与软启动时间（t_ss）有关，它们的关系为

    t_ss(max)=C_COMP×

    一般可按表1的情况选取。

    3）电感器L₁的选择

    电感器L₁的大小与I_LED有关，可按表1的I_LED大小来选取。

    4）D₁的选择

    由于D₁工作在1.2MHz的高频，需要采用恢复时间小及正向压降小的肖特基二极管。其工作电流I_D(rms)与电感器的峰值电流I_PEAK及LED的电流I_LED有关，其关系为

    I_D(rms)=

可以按表1中的I_LED及电感器的I_PEAK来求出I_D(rms)，并且要求D₁的击穿电压大于V_OUT。

表1  元器件选择

3  驱动更多LED的电路

    MAX1814可采用2～3个分支来驱动更多的LED。图3是用3个分支来驱动6个LED的电路。采用3个分支（每个分支2个LED）比用2个分支（每个分支3个LED）的效率高。每一个分支的LED数必须相等。

图3  驱动三路LED电路

    为保证每个LED的亮度都差不多，则要求采用的LED必须是同一种型号的，不能采用不同型号的白色LED混用。它会由于管压降不同、发光强度有差别而造成LCD屏幕亮度不均。

4  结语

    MAX1848是高效率的升压型DC/DC转换器。它以调整电流而非调整电压的方式为白色LED供电。以用于移动电话和PDA中的背光照明。该产品能激励两个或三个串联形式的白色LED，消除由于不同的电压阈值而产生的亮度差。

    MAX1848转换器工作输入电压在2.6～5.5V之间，可由锂离子电池直接供电。该器件采用8脚SOT23封装，内部包含一个N沟道MOSFET开关，其效率高达87％。输出电压高达13V，其输出电流为60mA，能激励高达三个串联的LED。其5Ω芯片电阻可用作电阻传感器，无须校准就能提供5％的电流公差。其它特性包括一个来自DAC的用于亮度数字控制的输入接口。其指定工作温度范围在－40℃～85℃之间。