一、引言
　　近来,随着无线通讯产品的发展,彩色LCD显示屏逐步引入手机和PDA等产品,白光LED为这种应用提供了完美的背光方案。然而,由于单节Li+电池的典型电压为3.6V,最高电压为4.2V,而白光LED在20mA电流时,其正向电压典型值为3.5V,最大值为4V,因此单节Li+电池不能直接驱动白光LED。因此,许多手机和PDA厂家一直在寻找经济、高效的白光LED升压背光电源解决方案。
　　本文提供了几种为3个白光LED供电的方案,分别采用电荷泵结构和DC-DC升压结构两种方案。

二、MAX684 电荷泵解决方案
　　图1 给出了能为3个白光LED提供15mA电流的电荷泵电源方案,电荷泵电源MAX684从2.7～4.2V的输入电压范围产生5V电压,它仅需要一个电阻和3个外部电容,毋须电感。如需驱动更多的LED,可选择MAX683或MAX682,它们可分别提供100mA和250mA输出电流。因此MAX682能同时驱动多达16个并联的白光LED。为了控制LED的亮度,可在关断控制端输入一个低频PWM信号（推荐200～300Hz信号）。
　　MAX684的开关频率和外部电阻REXT利用下列公式确定：
　　REXT (kΩ) = 45000 (Vin - 0.69V)/fOSC (kHz)
　　fOSC (kHz) = 45000 (Vin - 0.69V)/ REXT (kΩ)
如果REXT选取150kΩ,则开关频率在4.2V输入电压时为：1.053MHz, 3.6V输入电压时则变为873kHz。
　　电荷泵电源是一种低成本解决方案,它不需要外接电感,然而,这些是以牺牲转换效率为代价的。假定我们需要以5V电压驱动3个并联的LED,则输出功率为：
　　Pout = 5V × 15mA × 3 = 0.225W
　　该电荷泵电源的转换效率按下列公式计算：
　　E（效率）= Pout/Pin = Vout×Iout/(2×Vin× Iout + Iq×Vin)≈Vout/(2Vin)
　　其中：Iq: 为IC静态电流
　　例如,当Vin=3.6V,Vout=5V时,效率低于69.4%;当Vin=4.2V,Vout=5V,效率低于59.5%。如果驱动3个LED,需要的输入功率为：
　　Pin=Pout/E=5V×15mA×3/0.694=324mW （Vin=3.6V）
　　Pin=Pout/E=5V×15mA×3/0.595=378mW （Vin=4.2V）
　　因此,随着输入电压升高、效率下降,需要更多的输入功率。

三、MAX1848 DC-DC升压转换器解决方案
　　图2 描述了DC-DC升压转换器——MAX1848为3个白光LED供电方案。MAX1848/49采用恒流方式驱动2～3个白光LED,适合手机、PDA等便携式产品。该升压转换器包括一个高电压、低导通电阻的N-MOSFET开关,可以取得较高的转换效率,最大限度延长电池寿命。模拟电压双模式输入端为亮度调节及开/关控制提供了简便的途径,该输入端也可以通过输入PWM波形、外加一个RC滤波器实现控制。高速1.2MHz的电流模式PWM控制技术使得控制器外部可以采用很小的输入/输出电容器和小型电感器,并将输入电源纹波降至最小。可编程软启动功能消除了启动期间的输入浪涌电流。MAX1848/49具有节省体积的SOT23（MAX1848）或超小型UCSP封装。
　　图2电路中MAX1848外部需要一个小型电感、一个二极管、一个检流电阻和3个电容。该方案的总成本比MAX684电荷泵方案稍高,但它的转换效率却高得多。当驱动3个串联的白光LED时,需要的输出功率为：
Pout=3.1V×3×15 mA=139.5 mW
MAX1848的转换效率为：
E（效率） = Pout/ (Pout + PMAX1848 + PD1)
　　其中：PMAX1848 是在MAX1848消耗的功率
　　PD1是在肖特基二极管D1上消耗的功率
　　下表所列数据是利用MAX1848评估板测量得到的实际数据,从表中数据可以看出：采用MAX1848方案比电荷泵电源MAX684效率高出15%～25%,具体数据与输入电压有关。
表　MAX1848与MAX684用于3个白光LED驱动性能比较

　　因此,3.6V输入电压时,采用MAX1848方案需要的输入功率为：
　　Pin = 9.32V×15mA/ 0.8529 =164 mW
4.2V输入电压时,采用MAX1848方案需要的输入功率为：
　　Pin = 9.32V×15mA/ 0.8539 = 163.7mW

四、总结
　　MAX684电荷泵供电方案要求较少外部元件、成本也较低;而MAX1848电感升压方案需要的输入功率低得多,最大限度延长了电池寿命。后者的电路结构允许LED采用串联结构,保证所有LED的电流相同、亮度相同,同时还消除了并联结构中的限流电阻。MAX1848还有一个重要特性 —— 输出过压保护,避免了由于偶然因素,LED未被连接时,输出电压过高导致的损坏。MAX1848方案同样适合于其他采用小型彩色LCD显示屏的便携式产品。