低损耗LED驱动器通过提高效率和延长电池寿命来改善系统的绿色占用空间

提供驱动高亮度LED（HB LED）的电源可以通过许多不同的方案来实现。由于许多系统都是电池供电的，因此能源效率是最大化每次电池充电和系统工作时间的关键。通过提高电池效率，您还可以改善系统的“绿色”占用空间。在相同数量的充电周期的电池使用寿命内，更长的充电间隔时间意味着电池可能额外使用数百小时。因此，进入垃圾填埋场或危险废物处理场的电池可能会减少。

低功耗照明的常用方法是一个简单的线性稳压器，配置为在恒流模式下工作（图 1a）。该线性稳压器具有设计简单的优点。然而，其主要缺点是功率损耗高，因为多余的裕量电压以热量的形式耗散在电流测量电阻和稳压器本身中。这种热量也可能对系统的“绿色”足迹产生负面影响。更多的热量可能需要更多的冷却（风扇或大型金属散热器），这可能会消耗更多的能量、空间和重量，同时增加材料成本和制造时间。

另一种方法采用开关模式调节方案，例如降压稳压器（图 1b）。这种类型的稳压器通常需要0.8V至1.3V之间的反馈电压来调节流向LED的电流。用于设置该电压的电流测量方案通常采用与LED串联的低值电阻。该电阻两端产生的电压提供反馈电压，以维持LED的恒流电源。因此，可以降低稳压器中的损耗，但由于电流测量电阻的功耗，系统中仍然存在损耗。

图 1a.简单的线性调节方案会因稳压器和电流设置电阻而产生功率损耗。该电路的优点是简单易用，并且不会产生EMI。然而，电路只能降低电压，并且确实会产生一些热量。

图 1b.在基本的开关模式调节方法中，功率损耗的主要来源来自电流检测电阻器消耗的能量。这种设计非常高效，可以重新配置以提升电压。然而，它是一个更复杂的电路，会产生EMI。

为了降低电阻中电流引起的功率损耗，可以采用低损耗电流测量方案，例如电阻器/放大器组合，为开关转换器提供所需的反馈电压。其中一种方法采用专用的精密电流检测放大器，如MAX9938T，在串联电流测量电阻两端产生25V/V的检测电压。这种方法将电路反馈部分的损耗降低到只有几十毫瓦。

在图2所示电路中，升压转换器配置采用MAX9938T电流检测放大器，并使用MAX8815A升压转换器从两节NiMH串联电池获取电源。MAX8815A工作在高达2MHz的开关频率，效率高达97%。高开关频率使外部元件的尺寸最小化;内部补偿进一步减少了成本和空间敏感型应用的外部元件数量。该转换器可以从两节NiMH产生3.3V至5V的任何输出电压。

图2.根据图1b的工作原理，电流检测放大器（如MAX9938T）将电流检测电阻的功率损耗降低到几十毫瓦，而图1中的先前方案则为数百毫瓦或更高。

MAX9938T电流检测放大器控制流入LED的电流。该放大器在其输入端集成了增益设置电阻，增益为25V/V。 此外，它还提供 V 的精密精度规格操作系统小于 500μV （最大值），增益误差小于 ±0.5% （最大值）。由于MAX8815A的反馈电压为1.265V，100mΩ检测电阻产生（1.265V/25）/0.1Ω≈0.5A的LED电流。

输入共模滤波器由两个10Ω/100nF组合组成，以防止MAX9938T输入端出现共模电压。这些是由MAX8815A输出端的高频纹波引起的。MAX200T输出端的9938nF电容降低了放大器的带宽，防止振荡。

这种设计方法提供了一种低元件数的解决方案，由于稳压器和控制环路中的功率损耗都最小化，因此电池的使用寿命最大化。

审核编辑：郭婷