基于锂电池供电、低压高亮度(HB) LED解决方案

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HB LED成为电池备份照明系统(应急照明等)的优选方案。

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案。

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，需要解决电源转换问题。本应用笔记介绍了Maxim MAX16834 HB LED驱动器从低压电源产生HB LED灯串驱动的解决方案。

采用连续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MAX16834 HB LED驱动器评估板(EV) MAX16834EVKIT (图1)。

图1. 常见的HB LED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HB LED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LED PWM调光。器件集成了宽范围调光、固定频率HB LED驱动所需的全部电路。

需要对MAX16834EVKIT进行一些更改，该设计中使用了MAX8815A boost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提供所需的5V输出，无需更改电路

系统测量

图3. MAX16834 HB LED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，提供给输出的功率减小。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HB LED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+电池提供照明解决方案，避免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。