利用LDO改善白光LED电流的匹配度

在白光LED应用中最明显的问题是产品的匹配性差，按照白光LED的典型规格，电流为20mA时正向电压的最小值为3.0V，典型值为3.5V，最大值为4.0V。显然，稳压源不是合理的解决方案。利用相同的电流驱动每只LED可以获得均匀亮度，但成本很高。大多数应用只是简单地利用固定偏置电压和限流电阻来获得近似匹配的白光LED亮度，如图1所示。

　　图1 利用固定偏置电压和限流电阻驱动LED电路

　　按照图1设计的电路通常可以得到相当好的亮度匹配，但对于大批量生产的白光LED，虽然同一批次的产品具有相当一致的特征指标，但不同批次之间的一致性较差，这就需要对每一批次的白光LED进行测试，为其配置限流电阻。如果存在多个白光LED由不同生产商生产的情况，则问题将更加严重。下面选用了三个厂商生产的白光LED（分别用A、B、C表示）按照如图1所示电路进行测试，测试参数见表1。标号为A的白光LED为选自一级白光LED生产商的产品，标号为B的白光LED为选自二级白光LED生产商的产品，标号为C的白光LED是从电子市场购买的白光LED。从测试结果看，不同厂商生产的白光LED一致性较差，与标准平均电流的偏差为3.27mA。

　　表1 不同厂商的白光LED的测试结果

　　从表1中的“平均值”项可以看出，不同厂商提供的白光LED一致性较差，A厂商提供的白光LED吸取电流最大（平均为24.6mA），B厂商提供的白光LED吸取电流最小（平均为18.3mA）。不同厂商的白光LED在采用相同偏置电压、相同的限流电阻时的电流差别较大，均方误差为3.27mA。

　　单独调节每只白光LED的电流或至少对其中一只白光LED的电流进行调节，可以提高不同厂商或同一厂商不同批次白光LED的一致性，但这需要相当昂贵的控制芯片。在对成本要求苛刻的产品中，可以利用低压差线性稳压器（LDO）改善白光LED的一致性，而无须选择阻值不同的限流电阻，具体电路如图2所示。在图2中，LDO工作在稳压稳流模式下，它会根据一只白光LED的正向电压的变化自动调节偏置电压。

　　图2 MAX8863的典型电路

　　在如图2所示电路中增加了一片低成本的LDO，可自动调节偏置电压，有效改善不同批次、不同厂商白光LED的匹配度。为考核图26电路的性能，将上述A、B、C三种白光LED按照图2电路进行测试，测试结果如表2所示。从表2可以看出：相同厂商白光LED电流的一致性略有下降，所得结果为0.7mA（图1所得结果为0.54mA），但不同厂商的白光LED电流的一致性得到了较大改善，均方误差由3.27mA降低至0.96mA。

　　如图2所示电路需选择带有外部电压调节引脚的LD0，如MAX8863，其反馈门限为1.25V（USET）。选用SOT23封装的LDO可提高系统的性价比，因为多数SOT23封装的LDO带有关断控制，从而省去了图1电路中控制白光LED通断或PWM亮度调节的N沟道MOSFET。另外，LD0还具有较宽的输入电压范围，当它与其他电路共用同－5V电源时可以提供较高的电源抑制比（PSRR）。

　　表2　利用图2电路测试三种不同厂商白光LED的结果

　　图3的电路是对图2的电路进行的改进，每只白光LED的电流为15mA，适合便携式电子设备的背光源要求。MAX8863可以驱动8只白光LED，每只白光LED的电流为15mA。当白光LED正向电压较低或限流电阻的电流低于15mA时，所允许的输入电压更低。如图3所示电路可给不同厂商、不同批次的白光LED提供较好的亮度匹配。

　　图3 的改进电路