升压IC可提升白光LED的电池电压

白光 LED 正一路杀入白炽灯以前大行其道的许多市场。闪光灯进入了更新型的应用领域，其中其所展显出的可靠性、耐久性以及 LED 功耗控制能力使这些器件极具吸引力。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 LED 不能直接采用闪光灯中典型的两个电池进行操作，因为它们要求的电压是介于 2.8～4V 之间的，而相比之下电池电压只有 1.8～3V。电源管理的复杂性有所增加，因为 LED 的光输出与电流相关，而 LED的特征与电压呈现出极端非线性的关系。解决此问题的方法之一是提高电源的电流限制。目前市场上有众多可用的 LED 应用器件；但是，对于闪光灯应用所需的 1～5W 功率而言，它们的额定电流通常都太低了。
   
           图1：升压转换器IC是提升驱动白光LED电压的正确选择。
          图1说明了一种通常可提升电源调节器的方案。升压转换器 IC - IC1     
   可以产生白光LED所需要的更高电压。内部升压功率级 (buck power stage) 可连接 VIN 与 PGND，从而为输出引脚L 提供电流。此电路通过打开高端开关进行操作，从而可以连接电感器 L1 上的电池电压。一旦电感器 L1 储存了足够的能量，高端开关即关闭。电感器电流可驱动开关节点切换到负极，并驱动能量通过低端转移到输出电容器 C1，从而创建基本无损耗的开关事件。另外，由于高端与低端开关是 MOSFET，因此压降低于二极管实施；从而可以实现极高的效率。转换器 IC 通过电流感应电阻器能监控流经 LED 的电流，同时将电流感应电压与转换器 IC 中的内部 0.45V 参考电压进行对比，以实现调节功能。因此，电流与照度是电流感应电阻器电压的函数。尽管 IC 的内部参考电压比其他大多数 IC 的电压要低，但其确实会造成可测量的功率损耗。在采用 2.8～4V 的 LED 电压时，其会使效率降低 10～14％。通过降低电阻器值，并采用放大器感应低电压时的电流可以降低这种损耗。
   
   
         图2：电阻性电流感应会对图1中电路的效率产生负面影响。
          图2显示了在350mA电流调整点时的负载电流调节与升压电压。效率在正常的电池电压范围内达到80％ 以上，但是随着电池电压降低到寿命终点值，效率会降低。另外，该图还说明了电阻性电流感应的影响。在高输入电压时，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：在高输入电压时，输入电流和开关电流较低。因此，传导性和开关损耗较低。其次，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LED电压之间的压差相关。在此设计中，LED电压大约为3.7V，因此，在3.2V的高压线路上，功率级只处理功率的13％（(3.7-3.2)/3.7）。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50％ 的功率。尽管升压控制器并非上述应用理所当然的选择，但其仍然能够在广泛的输入电压变化范围内提供低成本、低输入电压操作以及较高的效率。