近年来，白光LED在照明领域成为越来越重要的创新产品。出众的使用寿命及光效率使白光LED在快速增长的应用产品中，成为客户首选的解决方案。集成电路制造商已开发出多种解决方案，使工程人员在最佳工作条件下使用这些新型元件。本文旨在帮助他们选择最佳的LED驱动器拓扑结构。虽然也可使用高压交流电源驱动LED，但是低压电池供电系统仍然是主流应用方案。因此，本文将着重关注后一种类型的驱动器。
【低压电池供电LED驱动器详解】
在现代照明和电子设备中，白光LED因其高效、长寿命的特性逐渐成为主流的照明解决方案。特别是在移动设备和便携式产品中，低压电池供电的LED驱动器占据主导地位。为了充分利用LED的优势，工程师们需要了解如何选择和设计适合的驱动器拓扑结构。
LED的基本特性是其光输出与通过的电流成正比，因此控制正向电流至关重要。白光LED的正向电压通常在3V至4V之间，但电流与电压的关系会受到温度和制造工艺的影响，导致电流控制的难度增加。因此，采用电流模式操作LED是最优选的方法。
LED驱动器的设计主要分为两类：背光驱动和闪光灯驱动。背光驱动器通常用于手机显示屏，要求在2.7V至5.5V的电池电压范围内工作，驱动3至10个LED，并且对尺寸和效率有严格要求。闪光灯驱动则需要更高的输出电流，以满足瞬时高亮度的需求。
常见的LED驱动器拓扑包括电容性电荷泵和电感升压转换器。电荷泵通过开关控制电容充电，产生高于输入电压的输出，适合对厚度和PCB空间有限制的应用，但效率通常较低，且不易实现高电压输出。电感升压转换器则使用电感和单个功率开关提升电压，能够确保LED串中的电流一致性，效率高，但需要更大的体积和成本较高的电感。
电荷泵的效率计算公式为理想效率=Vout/N*Vin，其中N是电荷泵的乘数，一般为1.5或2。实际效率会因驱动器内部损耗而下降，且需要考虑输入电压变化对效率的影响。例如，对比NCP5006电感升压转换器和双倍乘数的电荷泵，前者在特定条件下可以实现90%以上的效率，而后者效率通常低于95%，但能更灵活地适应低电压输入。
对于那些需要更高输出电压的应用，某些电感升压装置如NCP5006-NCP5007允许电源电压限制在5.5V，但能支持高达22V的输出，这通过内部架构的不同实现，使得它们可以在低压电源上运行，而电感连接到更高的电池电压。
LED驱动器产生的噪声是另一个关键考量因素，电荷泵的大电流毛刺需要通过输入滤波来抑制，而电感升压转换器可能引起电磁干扰(EMI)，固定频率的设计可以平衡EMI和性能。
选择合适的LED驱动器不仅涉及技术规格，还需要根据具体应用的需求，如电源电压、输出电流、效率、尺寸和噪声控制。工程师应全面评估各种拓扑结构的优缺点，以确保设计出能满足产品需求的高效、可靠的LED驱动方案。
