1 引言

　　隨著亮度增加和價(jià)格降低，白光LED在通用照明領(lǐng)域的市場潛力越來越大。白光LED在通用照明產(chǎn)業(yè)的使用，將對國家或地區(qū)的能源策略和環(huán)保策略產(chǎn)生積極的影響。白光L E D 具有體積小，使用可進(jìn)行平面封裝，或根據(jù)使用環(huán)境或狀況使用多顆或進(jìn)行多種組合，并且具有發(fā)熱量低，發(fā)光壽命長（ 5 萬小時(shí)以上）、不易破，極具耐震與耐沖擊性，可在較惡劣的情況下使用等特性。白光LED發(fā)光效率高，省電、無熱幅射、不含水銀等重金屬，無污染及廢棄物處理問題等眾多優(yōu)點(diǎn)，被視為"綠色照明光源"的明日之星，在不久的將來，將取代目前為照明市場的主流白熾燈泡及螢（日）光燈。白光LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將影響到一個(gè)國家和地區(qū)的能源戰(zhàn)略和環(huán)保戰(zhàn)略，因此，各個(gè)國家紛紛進(jìn)行將LED半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)例為國家重大發(fā)展進(jìn)行支持，我國臺灣地區(qū)也投入巨資進(jìn)行研究和開發(fā)。國際性大公司如GE、西門子、飛利浦、西門子、惠普等都已積極投入白光LED 的研發(fā)工作。

　　代WLED需要較高的正向電壓（>4.2 V）和正向電流（>20 mA），以實(shí)現(xiàn)手機(jī)應(yīng)用必需的光度或亮度。這些電壓通常高于電池電壓，并需要驅(qū)動(dòng)IC來提升LED電源電壓。由于WLED需要大電流，因此往往是手機(jī)主要的耗電項(xiàng)。出于降低功耗并提高電池壽命的目的，采用更先進(jìn)的WLED工藝技術(shù)，降低了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)更廉價(jià)的WLED,只需較小電流即可實(shí)現(xiàn)理想的亮度。由于這類WLED的正向電流已經(jīng)很?。?lt;10 mA），因此工作時(shí)所需的正向電壓也低。

　　2 TPS7510x線性匹配獨(dú)立電流源

　　TPS7510x本身固有的LDO線性穩(wěn)壓器拓?fù)?圖1)優(yōu)于傳統(tǒng)的同定模式、混合模式電荷泵以及電感升壓型轉(zhuǎn)換器拓?fù)?。在許多應(yīng)用中，TPS7510x可以替代上述設(shè)計(jì)方案。在所有可供選擇的設(shè)計(jì)方案中，TPS7510x能減少或省去許多外部元件，成本明顯降低。這樣不僅限制了物料成本，而且降低了額外元件造成的其他制造成本。

　　減少元件數(shù)量的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可減小解決方案的尺寸。由于TPS7510x無需外部元件，因此解決方案的整體尺寸減小到與IC大小差不多的尺寸，即1.44 mm2(WCSP封裝)。TPS7510x的第3個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，幾乎所有的輸入電流(99％)都能驅(qū)動(dòng)LED；電荷泵電容或升壓電感不消耗電流。這種省電架構(gòu)可將電池放電周期內(nèi)的平均效率提高至87％。電池額定電壓3.6 V時(shí)，該解決方案的效率通常大于99％。
　　而LDO拓?fù)涞牧觿菰谟贚ED的正向電壓被限制在輸入電壓減去壓降(典型值30 mV，值100 mV)。由于如今可采用多個(gè)白光LED，其正向電壓通常等于或小于3 V，正向電流等于或小于移動(dòng)解決方案中的LED電流(3 mA～10 mA)，因此這種限制已不再是主要弊端。線性解決方案第二個(gè)已被證實(shí)的局限是，只能用于并聯(lián)LED配置。采用串聯(lián)配置時(shí)標(biāo)準(zhǔn)單節(jié)鋰離子電池應(yīng)用則需大的正向電壓。TPS7510x解決方案僅限于并聯(lián)LED配置。
　　3 固定升壓型電荷泵

　　在一種電源設(shè)備中，電荷泵型升壓電路適于通過電源電壓對升壓電容器進(jìn)行充電，使用電荷泵操作以對所述升壓電容器的充電電壓進(jìn)行升壓，并且使得升壓電壓對平滑電容器進(jìn)行放電。調(diào)整器具有比較器，該比較器適于比較對應(yīng)于所述升壓電路的輸出電壓的電壓與參考電壓以產(chǎn)生比較輸出信號，并且根據(jù)所述比較輸出信號來跳躍時(shí)鐘信號，以使得所述升壓電路的輸出電壓接近于目標(biāo)電壓。當(dāng)所述升壓電路的輸出電壓處于所述目標(biāo)電壓和比所述目標(biāo)電壓小預(yù)定值的電壓之間時(shí)，通過具有預(yù)定時(shí)間常數(shù)的電阻器裝置來執(zhí)行所述平滑電容器的放電。
　　在需要固定升壓型電荷泵的應(yīng)用中(圖2)，輸出電壓提高到一個(gè)固定值且LED電流通過個(gè)別電阻調(diào)節(jié)。這種方案由于采用低成本電荷泵因而價(jià)格相對低廉，但LED電流匹配性和效率較差(在電池放電周期內(nèi)平均效率為43％)。電荷泵的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢是減小LED正向電壓對電源電壓(通常正向電壓比電源電壓要稍小)的依賴程度。但是，由于電荷泵產(chǎn)生的電壓大到足以驅(qū)動(dòng)多個(gè)串聯(lián)LED，效率低且成本高，因此這種解決方案僅限于并聯(lián)配置。

　　TPS7510x針對上述應(yīng)用提供了一個(gè)高效升壓解決方案，減少了元件數(shù)量，降低了成本，但這僅限于正向電壓低于電源電壓的情況。
　　4 固定模式電荷泵
　　在混合模式電荷泵應(yīng)用中(圖3)，通過調(diào)節(jié)輸出電壓使流經(jīng)每個(gè)LED的電流保持恒定。這些IC的LED電流源匹配良好，這是由該解決方案的拓?fù)錄Q定的。但是，由于正向電壓不匹配，因此實(shí)際匹配情況并非理想。這些電路的效率為中等水平(電池放電周期內(nèi)的平均效率為70％)，允許正向電壓大于電源電壓。
　　在這些應(yīng)用中TPS7510x可明顯降低成本，提高效率。充電泵電路通常需連接一只或兩只開關(guān)電容以及輸入和輸出電容才能穩(wěn)定工作。如上所述，采用TPS7510x可減少元件數(shù)，減小解決方案尺寸并降低成本。相對于混合模式電荷泵解決方案而言，線性解決方案的缺點(diǎn)是LED正向電壓(凈空電壓)受限。然而，在LED電壓相同的情況下，混合模式電荷泵解決方案卻能很好的協(xié)同工作；不論LED正向電壓如何變化，TPS7510x均能匹配良好。
　　5 電感型升壓轉(zhuǎn)換器
　　在電感型升壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用(常見的是用于驅(qū)動(dòng)串聯(lián)LED)中，如圖4所示，流過每一串聯(lián)LED的電流相等(理想的電流匹配)。對于電荷泵解決方案，允許使用正向電壓大于電源電壓的LED。在某些應(yīng)用如翻蓋式手機(jī)的背光LCD模組中，只有一個(gè)LCD驅(qū)動(dòng)線，電感型升壓轉(zhuǎn)換器則是(有時(shí)甚至是可行)的解決方案。

　　在某些應(yīng)用中，感應(yīng)式交換機(jī)可產(chǎn)生電磁干擾(EMI)，引發(fā)新問題，此時(shí)可選用用高效、超低噪聲的線性TPS7510x。還可省去電感、輸出電容或反饋電阻，降低成本，性價(jià)比高。
　　6 結(jié)束語
　　隨著白光LED在手機(jī)中廣泛應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)這些LED不再局限于單一的高電壓、大電流的解決方案。器件的廣泛應(yīng)用也推動(dòng)了解決方案的多樣化。而近問世的亮度更高、效率更高的白光LED只需較小電流就能驅(qū)動(dòng)，從而研發(fā)出一個(gè)采用線性電流源的新解決方案。該方案成本、元件數(shù)少、尺寸，非常適合手機(jī)應(yīng)用。