钜大LARGE | 点击量:1063次 | 2020年06月29日
基于锂离子电池供电、低压高亮度(HB) LED解决方法
概述
高亮度(HB)LED目前已广泛用于各种照明设备,其光输出量(发光效率)通常以流明/瓦为单位计量,已经超过了荧光灯的发光效率。可靠性及安全特性使得HBLED成为电池备份照明系统(应急照明等)的优选方法。
随着LED制造技术以及电池技术的进步,目前最高容量的锂离子(Li+)电池能量密度可以达到750kJ/kg左右;镍氢(NiMH)电池的能量密度略低一些,大约为200kJ/kg(而汽油的能量密度为44MJ/kg)。单节Li+电池的端电压约为3.7V,要想直接驱动多个串联的LED,则需把多节电池串联在一起,但这会带来功率分配等设计问题,用户也往往首选单节电池供电的方法。
采用高容量、单节Li+电池驱动高效率LED光源时,由于电池电压仅为3V至4V,要解决电源转换问题。本应用笔记介绍了MaximMAX16834HBLED驱动器从低压电源出现HBLED灯串驱动的解决方法。
采用持续boost模式驱动LED灯串时效率低下
以常见的boost配置拓扑为例,例如:标准的MAX16834HBLED驱动器评估板(EV)MAX16834EVKIT(图1)。
图1.常见的HBLED驱动器boost配置
Boost转换器同时为LED灯串和FET供电
MAX16834是一款通用的HBLED驱动器,允许通过模拟和脉宽调制(pWM)进行调光。器件可实现升压、升/降压、SEpIC和高边buck拓扑。除了驱动由开关控制器控制的n沟道功率MOSFET开关,器件还可驱动n沟道pWM调光开关,以实现LEDpWM调光。器件集成了宽范围调光、固定频率HBLED驱动所需的全部电路。
要对MAX16834EVKIT进行一些更改,该设计中使用了MAX8815Aboost转换器。其评估板默认设置为5V输出,无需更改标准电路(图2)。
图2.MAX8815AEVKIT供应所需的5V输出,无需更改电路
系统测量
图3.MAX16834HBLED驱动器在三种电压下的性能数据
测量时,负载从零(全部LED熄灭)增大至评估板满载(LED灯串电流最大约1A)。数据表明,电压较低时,供应给输出的功率减小。这是因为输入电源将系统的输入电流限制为4A,电池源通常也存在此类限制。
结论
对电路进行少许修改,MAX16834可用于驱动HBLED灯串。即使在电池电压低至3V时,总体转换效率也可维持在大约90%或以上。能够帮助工程师采用最新技术、高容量Li+电池供应照明解决方法,防止多级电源转换而导致的效率低下问题,有助于延长电池使用寿命。