基于SP66?8的手電筒LED照明電路實現(xiàn)

大功率LED用于照明是本世紀(jì)的新課題，其節(jié)能、安全、使用壽命長的綜合優(yōu)點將引發(fā)新一輪照明革命。在需要用電池供電的LED手電筒應(yīng)用中，如何在使用相同電池的前提下，延長電池的使用時間呢？這就涉及到電源管理問題。本文就目前較流行的幾種SP66?8EU驅(qū)動電路，介紹手電筒LED照明電路的設(shè)計考慮因素。
1W LED的發(fā)光強度是由流經(jīng)LED二極管的電流決定的。為了保持LED的發(fā)光強度，當(dāng)電池放電的時候，流經(jīng)LED的電流就需要調(diào)節(jié)。當(dāng)一個大于VF的電壓加在LED兩端時就會有電流流過LED；VF是指LED的正向壓降，不同LED的正向壓降VF是不同的，并且隨著環(huán)境溫度的變化而變化；1W LED的VF典型值是3.3V，該值比由兩節(jié)五號電池供電的電壓高。兩節(jié)五號電池供電的電壓范圍在1.8V～3.2V之間，因此需要外加一個升壓電路把較低的電池供電電壓提升到較高的輸出電壓。

升壓電路如圖所示，當(dāng)圖1中的開關(guān)導(dǎo)通時，輸入電壓加壓在電感L1的兩端，引起電感L1電流線性增加。在導(dǎo)通的最后階段，電感電流增加到峰值Ipeak = Vin*Ton/L，此時開關(guān)關(guān)斷。存儲在電感中的能量會使節(jié)點V1的電壓升高并超過Vin，直至使D1正向偏置而導(dǎo)通。此時電感電流通過D1泄漏。在開關(guān)關(guān)斷期間，電感電流以(Vout–Vin)/L的斜率下降。

 
圖1：簡單的升壓方框圖。

在穩(wěn)定狀態(tài)下，電感兩端不存在直流電壓，否則會產(chǎn)生較高的電流。這也意味著在一個穩(wěn)定電流中，導(dǎo)通狀態(tài)的伏秒值應(yīng)該等于斷開狀態(tài)的伏秒值。

或

為了提供高壓輸出，控制環(huán)路需要調(diào)節(jié)主開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷時間。通過監(jiān)控輸出的變化來調(diào)節(jié)開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，因此驅(qū)動LED的電流需要進行調(diào)節(jié)。為了達到上述目的，用一個小阻值的電阻(如圖2中的R3)來檢測LED的電流，并將此電壓信號輸出給控制環(huán)。

 
圖2：2節(jié)五號電池驅(qū)動350mA LED的控制回路。

在電池供電的電流中，逆變器的效率是電池壽命的一個重要指標(biāo)。為了提高效率，整流二極管D1用額外的一個開關(guān)(同步整流器)來取代，該開關(guān)的損耗遠遠小于用二極管的損耗，因此提高了效率。這里采用一個具有特別功能的集成電路來實現(xiàn)這個升壓調(diào)節(jié)器功能，該集成電路通常包括主開關(guān)、同步整流器以及精密基準(zhǔn)和控制環(huán)路。

 
圖3：2節(jié)五號電池驅(qū)動350mA LED的帶低電壓指標(biāo)的控制回路。

圖2是一個簡單的電源調(diào)節(jié)器，它可以將兩節(jié)可充電的五號電池轉(zhuǎn)換為驅(qū)動1W LED所需的可調(diào)電流。兩節(jié)五號電池提供的電壓通常在1.8V～3.2V間，因此需要升壓以驅(qū)動LEDSP66?8。高效升壓調(diào)節(jié)器可以實現(xiàn)輸出電流在各種電壓下都可調(diào)節(jié)。通過電流反饋，即使在電池放電時也能保證LED亮度不變。該IC的同步整流功能保證了電池的長使用壽命和高轉(zhuǎn)換效率，流過LED的電流利用以下公式的R3來調(diào)節(jié)：

圖2中R3的阻值可將流過LED的電流設(shè)定為350MA。由上式可得，增大R3的阻值可以降低該電流。另外一種控制LED亮度的方法是在SHDN引腳上施加一個DWN信號。

 
圖4：2節(jié)五號電池驅(qū)動350mA LED并帶有亮度調(diào)節(jié)功能的控制回路。

在電池放電完畢之前，SP66?8一直對輸出電流進行調(diào)節(jié)。如圖3所示，為了避免較早出現(xiàn)低電警告，使用SP66?8構(gòu)成的檢測電路調(diào)整開關(guān)。當(dāng)LBI輸入電壓降到0.61V以下時，D3開關(guān)給出低電壓指示，這表示電壓過低。此時，LED上流過1mA左右電流。通過下式可以檢測出電池電壓下降的值:

將圖3中的R5和R6值代入上式，得到低電壓指示值為2V左右。

圖4與圖2僅有一點點差異，圖4包括一個額外的滿量程為10KΩ的可變電阻器，以便調(diào)節(jié)LED的亮度。當(dāng)可變電阻器上的電流接近零或超過350mA時，LED上的電流不變。

Sipex提供的完善方案將使整個電路小型化。就性價比而言，Sipex的LED驅(qū)動是最好的選擇。對于大電流的LED應(yīng)用，SP66?8驅(qū)動器則是最佳選擇。如果要驅(qū)動更大電流的LED，可選擇Sipex的SP76?8，它能驅(qū)動700mA的LED。Sipex的升壓驅(qū)動器具有設(shè)計簡單、封裝小巧和能效比好等特點。