高效、高電流的白光ＬＥＤ驅動器

前 言

隨著白光LED的發展，它的應用越來越廣泛。從前，白光LED最常見的應用是作為小尺寸LCD彩屏的背光。現在白光LED的亮度加大，它的應用已普及到其它方面；例如手電筒或手機照相輔助照明。下文介紹一種利用普通的升壓芯片來驅動大電流LED的高效電路。

電路介紹

一般白光LED的電流在20mA左右，但高亮度的LED需要200－300mA電流。如果你的產品需要用三至四顆高亮度的白光LED；為了亮度平均，一般的做法都是把它們串連接在一起。市場上絕大部分的白光LED驅動芯片都只能驅動20mA左右。碰上串聯大電流LED的應用便要另想辦法。Intersil的EL7516是一顆典型的升壓芯片。此芯片工作于1.2MHz定頻PWM模式，內置1.5A，200m歐姆MOSFET。圖1顯示EL7516的典型電路。通過DC-DC升壓作用，EL7516將2.7-5.5V輸入轉化成12V的恒定電壓。與一般PWM控制芯片一樣，FB引腳是接到與1.3V比較的誤差放大器。通過選定R₁，R₂，的電阻值來設置輸出電壓。

將EL7516的恒壓線路改成驅動LED的恒電流線路是非常簡單的。如圖2所示，只要將在FB端的R₁，換成LED，改變R₂，就可以調節通過LED的電流。我們可以從下面的公式選定R₂值：R₂=V_FB/I_led

V_FB是FB引腳的電壓，即1.3V

I_led是通過LED的電流

例如，若I_led的要求為300mA那么R₂，需要4.3歐姆。如圖3所示。

關于圖3的電路，最大的缺點在于R₂的損耗。R₂通過300mA時，電阻的功耗接近0.39W。這樣大的功耗不但影響效率，我們也須要用體積比較大的電阻，才能接受0.39W的熱力。一般來說，這些應用都是電池供電的。效率及線路PCB空間要求都比較嚴格，現在就讓我們看看怎樣提高這線路的效率。

比較圖3，圖4增加了兩個組件－R₃，及D_1°無論電路怎樣改動，EL7516都會調節占空比使到FB的電壓維持1.3V。假設D₁的正向導通壓降是0.6V，R₂，的壓降便約0.7V。要保持300mALED電流，R₂，可選用2-3歐姆。而R₂，的功耗亦從原來的0.039W降至0.21W。雖然功耗已降低，但R₂，也得用半瓦電阻來實現這線路。

圖5顯示了進一步的改善方法。一個廉價的TL431加進電路里作為2.5V的基準源。如前所述，EL7516會保持FB在1.3V；所以通過R₄的電流是：(2.5-1.3)/20k=60μA。因FB是一高阻抗引腳，我們假設這60μA全數流入R₅；而做成同樣1.2V壓降。剩F的0.1V，會由R₂，來完成。為了方便購買，我們把R，選定為0.39歐姆。所以通過LED的電流約為：0.1/0.39=255mA。R2的功耗亦大幅降低至：0.1×0.255=26mW。

通過實驗，我們得出圖3與圖5的效率比較結果；例表如表1。

注意：圖3中的R，作了微調(阻值大概在5Q左右)使到LED電流等于255mA，方便作比較。

結 語

從以上實驗可以見到，只要征電路上稍作改動，可大大提高高電流LED的工作效率。實驗中，我們用5V輸入。實際的應用很可能是單個鋰電池供電。EL7516最低工作電壓為2.3V，所以適用于單個鋰電池供電。但EL7516內置MOSFET有峰值電流(1.3Amin)保護，如鋰電池電壓掉到3V以下，驅動四顆LED有可能觸發電流保護。如須要在3V以下工作，最好把輸出減少為三顆LED。