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低功耗照明的驅動器通常采用簡單的線性穩壓器，將其配置成恒流模式(圖1a)。線性穩壓器具有設計簡單等優點。然而，其主要缺點在于功耗較大，因為工作時，多余的電壓通過檢流電阻和調整管本身的發熱耗散掉。這樣的熱損耗還嚴重阻礙了系統的“綠色”進程。熱損耗越大，對冷卻裝置(風扇或大金屬散熱器)的要求越高，消耗的能量也越多，并會占用更大的空間和重量，同時也意味著材料成本和制造時間的增加。 一種替代的解決方案是采用開關模式調節架構，例如buck或boost調節器(圖1b)。這類調節器通常需要一個0.8V至1.3V的反饋電壓，用于調節流過LED的電流。用來建立該電壓的電流測量電路通常是與LED串聯的一個小電阻。電阻兩端的電壓作為反饋電壓，可以為LED維持恒流供電。這種架構降低了調節器本身的損耗，但檢流電阻的功耗使系統損耗仍然存在。 為了降低檢流電阻的功耗，應采用低損耗電流檢測電路，例如采用電阻/運放結合的方式提供開關轉換器所要求的反饋電壓。可以采用專用的精密檢流放大器，例如MAX9938H，為檢流電阻兩端的電壓產生100V/V的檢測增益。這一方案能夠把反饋電路的損耗降至幾個毫瓦，甚至可以采用電路板上的一小段覆銅引線作為小的檢流電阻，成本幾乎為零，由此可見，該方案具有很大吸引力。 在圖2所示電路中，boost轉換電路采用了MAX9938H檢流放大器，并使用MAX8815A升壓轉換器通過兩節NiMH串聯電池為其供電。MAX8815A工作在最高2MHz的開關頻率下，效率高達97%。高開關頻率最大限度減小了外部元件的尺寸;而內部補償功能則減少了外部元件數量，適用于成本和空間敏感產品。該轉換器可以在兩節NiMH或NiCd電池或單節Li+/Li聚合物電池供電時產生 3.3V至5V的輸出電壓。 MAX 8815A具有兩種工作模式：低功耗模式和重載條件下的固定頻率、強制PWM模式。低功耗模式僅消耗30μA的靜態電流，空載或輕載條件下允許轉換器僅在必要時才啟動開關工作。低功耗模式在輕載時能夠提供最高效率，最大限度地避免了能量的浪費，有效降低電池損耗。 另一種模式適用于重載條件(通常超過90mA)，采用固定頻率、強制PWM模式，任何負載條件下均工作在固定頻率。該模式便于噪聲濾波，并具有較低的輸出紋波，不過功耗較大。此應用中，MAX8815A工作在大功率的固定PWM模式，關斷引腳用于控制驅動器的使能或關斷。關斷模式下，MAX8815A僅消耗100nA的電池電流，有助于延長電池的使用壽命和兩次充電之間的時間間隔。 配合MAX8815A工作時，MAX9938H檢流放大器對電流進行控制，從而保持流過LED的電流為固定的1A。該放大器的輸入端集成了增益設置電阻，將增益設置在100V/V。此外，該器件還具有低于500μV (最大值)的VOS和低于0.5% (最大值)的增益誤差，保持較高的精度等級。MAX9938H在靜態模式下僅消耗1μA電流。通過調整不同的并聯電阻值(有時可以采用覆銅引線)，例如修改或微調芯片的并聯電阻，可以改變電流值。該設計方案包括4個單元：buck或boost調節器、控制環路、檢流電阻、檢流放大器(MAX9938H)。因為最大限度地降低了調節器和控制環路的功耗，該方案有效延長了電池使用壽命。公司提供MAX8815A和MAX9938H的樣品和評估板。 |
