鋰電池供電、低壓高亮度(HB) LED解決方案

　　摘要：高亮度(HB) LED是電池備份照明中的優(yōu)選方案，特別是應(yīng)急照明設(shè)備。然而，將高效率LED光源與高容量、單節(jié)Li+電池組合在一起時(shí)會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn)。本應(yīng)用筆記介紹了利用MAX16834 HB LED驅(qū)動(dòng)器從低壓電源產(chǎn)生HB LED驅(qū)動(dòng)的實(shí)用方案。

　　　概述

　　高亮度(HB) LED目前已廣泛用于各種照明設(shè)備，其光輸出量(發(fā)光效率)通常以流明/瓦為單位計(jì)量，已經(jīng)超過了熒光燈的發(fā)光效率?？煽啃约鞍踩匦允沟肏B LED成為電池備份照明系統(tǒng)(應(yīng)急照明等)的優(yōu)選方案。

　　隨著LED制造技術(shù)以及電池技術(shù)的進(jìn)步，目前最高容量的鋰離子(Li+)電池能量密度可以達(dá)到750kJ/kg左右;鎳氫(NiMH)電池的能量密度略低一些，大約為200kJ/kg (而汽油的能量密度為44MJ/kg)。單節(jié)Li+電池的端電壓約為3.7V，要想直接驅(qū)動(dòng)多個(gè)串聯(lián)的LED，則需把多節(jié)電池串聯(lián)在一起，但這會(huì)帶來功率分配等設(shè)計(jì)問題，用戶也往往首選單節(jié)電池供電的方案。

　　采用高容量、單節(jié)Li+電池驅(qū)動(dòng)高效率LED光源時(shí)，由于電池電壓僅為3V至4V，需要解決電源轉(zhuǎn)換問題。本應(yīng)用筆記介紹了Maxim MAX16834 HB LED驅(qū)動(dòng)器從低壓電源產(chǎn)生HB LED燈串驅(qū)動(dòng)的解決方案。

　　采用連續(xù)boost模式驅(qū)動(dòng)LED燈串時(shí)效率低下

　　以常見的boost配置拓?fù)錇槔?，例如：?biāo)準(zhǔn)的MAX16834 HB LED驅(qū)動(dòng)器評(píng)估板(EV) MAX16834EVKIT (圖1)。

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　　圖1. 常見的HB LED驅(qū)動(dòng)器boost配置

　　為了向開關(guān)MOSFET提供足夠的柵極驅(qū)動(dòng)電壓，MAX16834要求工作電壓至少為4.5V，以便MOSFET進(jìn)入低阻導(dǎo)通狀態(tài)。對(duì)于采用n溝道FET工作在boost模式的HB LED驅(qū)動(dòng)器，這者要求很常見。

　　單節(jié)Li+電池的驅(qū)動(dòng)電壓可能低至3V，無法支持電路中FET及其它電路的正常工作。這就需要將電池電壓提升到較高電壓，器件即可正常工作。

　　首先，驅(qū)動(dòng)電路提升電池電壓用于控制器供電，然后再為LED燈串提供所要求的驅(qū)動(dòng)電流，這種架構(gòu)會(huì)在一定程度上增大功耗，進(jìn)而影響電池的使用壽命。因?yàn)榭傮w效率是每一級(jí)效率的乘積，例如，如果升壓效率為70%，而控制級(jí)的效率為70%，那么總體效率只有大約50%。

　　本文介紹的方案采用低成本、低功耗boost轉(zhuǎn)換器為評(píng)估板中的HB LED驅(qū)動(dòng)器提供穩(wěn)定的5V電源。同時(shí)，由電池直接驅(qū)動(dòng)FET boost轉(zhuǎn)換器。這種方式下，只對(duì)電池進(jìn)行一級(jí)升壓，即可為LED燈串供電。