线性匹配独立电流源和传统白光LED驱动器解决方案

　　1 引言

　　早先的手机用廉价的彩色发光二极管(LED)作为键盘照明和单色液晶显示器(LCD)背光源。随着LED技术的不断发展，手机键盘照明采用蓝色和白色发光二极管。白光LED(WLED)是蓝光LED加特殊荧光粉来达到产生白光的效果。由于WLED可以使LCD显示器显示全彩色光谱，因此，WLED是目前手机中占主导地位的背光源。除了全彩LCD背光源，WLED还可用于键盘、轨迹球和控制按钮照明、照相机闪光灯和手电筒。

　　第一代WLED需要较高的正向电压(>4.2 V)和正向电流(>20 mA)，以实现手机应用必需的光度或亮度。这些电压通常高于电池电压，并需要驱动IC来提升LED电源电压。由于WLED需要大电流，因此往往是手机主要的耗电项。出于降低功耗并提高电池寿命的目的，采用更先进的WLED工艺技术，降低了生产成本，生产更廉价的WLED，只需较小电流即可实现理想的亮度。由于这类WLED的正向电流已经很小(<10 mA)，因此工作时所需的正向电压也低。

　　2 TPS7510x线性匹配独立电流源

　　TPS7510x本身固有的LDO线性稳压器拓扑(图1)优于传统的同定模式、混合模式电荷泵以及电感升压型转换器拓扑。在许多应用中，TPS7510x可以替代上述设计方案。在所有可供选择的设计方案中，TPS7510x能减少或省去许多外部元件，成本明显降低。这样不仅限制了物料成本，而且降低了额外元件造成的其他制造成本。

　　减少元件数量的另一个优点是可减小解决方案的尺寸。由于TPS7510x无需外部元件，因此解决方案的整体尺寸减小到与IC大小差不多的尺寸，即1.44 mm2(WCSP封装)。TPS7510x的第3个优点是，几乎所有的输入电流(99%)都能驱动LED;电荷泵电容或升压电感不消耗电流。这种省电架构可将电池放电周期内的平均效率提高至87%。电池额定电压3.6 V时，该解决方案的效率通常大于99%。

　　而LDO拓扑最大的劣势在于LED的正向电压被限制在输入电压减去压降(典型值30 mV，最大值100 mV)。由于如今可采用多个白光LED，其正向电压通常等于或小于3 V，正向电流等于或小于移动解决方案中的LED电流(3 mA～10 mA)，因此这种限制已不再是主要弊端。线性解决方案第二个已被证实的局限是，只能用于并联LED配置。采用串联配置时标准单节锂离子电池应用则需大的正向电压。TPS7510x解决方案仅限于并联LED配置。

　　3 固定升压型电荷泵

　　在需要固定升压型电荷泵的应用中(图2)，输出电压提高到一个固定值且LED电流通过个别电阻调节。这种方案由于采用低成本电荷泵因而价格相对低廉，但LED电流匹配性和效率较差(在电池放电周期内平均效率为43%)。电荷泵的一个关键优势是减小LED正向电压对电源电压(通常正向电压比电源电压要稍小)的依赖程度。但是，由于电荷泵产生的电压大到足以驱动多个串联LED，效率低且成本高，因此这种解决方案仅限于并联配置。

　　TPS7510x针对上述应用提供了一个高效升压解决方案，减少了元件数量，降低了成本，但这仅限于正向电压低于电源电压的情况。