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开关式升压变换器驱动白光LED电路图

作者:dolphin时间:2012-07-23

  白光LED的应用使闪光灯进入了更新的应用领域,其所显出的可靠性、耐久性及白光LED功耗控制能力使白光LED在闪光灯中极具吸引力。在采用白炽灯时,对器件的电源管理只是简单的开关切换。然而白光LED不能直接采用闪光灯中的电池进行工作,因为它要求的电压是介于2.8~4V之间的,而相比之下电池电压只有1.8~3V。

  采用开关升压变换器驱动白光LED的电路如图1所示。升压变换器TPS6200x可以产生白光LED所需要的高电压。其内部升压功率级可连接VIN与PGNO,从而为输出引脚L提供电流。此电路通过打开输出端开关进行工作,从而可以连接至电感器L1上的电池端。一旦电感器L1储存了足够的能量,输出端开关即关闭,电感器储存的能量转移到输出电容器C1。由于输出端与输入端的开关是MOSFET,因此压降低于二极管方案,从而可以实现高的效率。变换器TPS6200x通过检测电阻器监控流经白光LED的电流,同时将检测电压与变换器TPS6200x中的内部0.45V参考电压进行对比,以实现调节功能(电流与照度是检测电阻器端电压的函数)。虽然TPS6200x的内部参考电压比其他大多数变换器的电压要低,但也会造成功率损耗。在采用的白光LED电压为2.8~4V时,效率会降低10%~14%。故应通过降低电阻器值,并采用放大器实现低电压以降低这种损耗。

  图1 采用开关升压变换器驱动白光LED的电路

  图2给出了有无电阻检测电路的效率曲线。从图中可以看出,电路的工作效率在正常的电池电压范围内可达到80%以上,但是随着电池电压降低到接近终止电压时,效率会降低。在无电阻检测,且高输入电压时,效率接近95%;而在低输入电压时,效率将降低到80%。曲线的趋势源自两个相关的效应:一是在高输入电压时,输入电流和开关电流较低,因此传导和开关损耗较低;二是与自耦变压器极其类似,升压功率级不处理总输入功率。功率级处理的功率量与升压电压相关,或者与输入电压和白光LED电压之间的压差相关。在此设计中,白光LED的电压大约为8.7V,因此,在8.2V的高压线路上,功率级只处理功率的13%[(8.7~8.2)/8.7]。在电流高得多的低压线路上,功率级可以处理4倍功率,也就是说要处理50%的功率。

  图2 电路的效率曲线



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