解析LED串联与并联驱动电路特性

2018-11-28 14:56

1．LED串联配置

在串联配置中，LED的数量受驱动器的最高电压限制，若最高电压为40V。在串联配置中根据白光LED的正向电压，这一最高电压最多能够驱动10～13只白光LED，驱动电流的范围是连续状态的10～350mA。这种配置的优势是串联的白光LED可以用单线传输电流。缺点则是：当PCB空间受限时（特别是高功率时），铜导线上的电流密度是个问题，而且如果在串联模式中一只白光LED发生故障，所有白光LED都将熄灭。但是，从设计角度看，如果有n只白光LED，就要将电池电压提升到n×VF，所以必须采用升压结构，可以利用电感元件精确地监控电流斜率，从而限制了非受控瞬间电流产生的EMI，典型升压拓扑结构如图1所示。

2．LED并联配置

在并联配置中，特定阵列中的白光LED数量受到驱动器封装水平和连接器引脚数量的限制，另外，在白光LED并联时，必须对每只白光LED进行电流控制，以确保各白光LED之间的匹配非常适合特定应用。实际上，两只白光LED电流不一致超出10％以上，将影响彩色LCD的显示图像的质量（白光LED作为LCD的背光源）。此外，并联配置能够利用电荷泵技术，用2个陶瓷电容将能量从电池传输到白光LED阵列。基于电荷泵的LED驱动器框图如图2所示，基于电池和专用电流源进行能量转换和调节的电荷泵，在进行电流源优化设计后可使白光LED电流不受正向电压和输入电源变化的影响。

3．LED串联与并联驱动电路比较

LED驱动电路拓扑有升压变换器或电荷泵两种电路拓扑可供选择，选择的重点是考虑两种解决方案所有具体因素。基于电荷泵的白光LED驱动电路一个重要的参数是LED驱动器产生的噪声，因为电容器要进行充放电，所以电荷泵是大电流毛刺的来源。如欲减少这种影响，则必须设置高性能的输入滤波电路。基于电感式升压变换器的白光LED驱动器，由于存在电感，会引起电磁干扰（EMI）。通常情况下，改变开关频率可减少干扰，但是频率值取决于变换器的工作条件。

采用TPS60230电荷泵驱动白光LED典型应电路如图3所示，TPS60230由锂离子电池直接供电，典型输入电压范围为3．0～4．2V，可同时为最多5只白光LED供电，每只白光LED电流为20mA。

采用TPS61062升压变换器驱动白光LED典型电路如图4所示。图4所示的升压变换器是IC技术的最新开发成果之一，作为全面集成的同步升压变换器，无需外接肖特基二极管就能够实现尺寸最小的解决方案，所需的外部组件数量最少。

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