3.4 RGB LED驱动器的电源设计

在 LED 驱动器 设计方面，

功耗因素很重要。

让我们从 LED 电源 设计开始介绍吧。

我们以共阳极 LED 连接为例。

LED 上的压降称为 LED 正向电压，

器件通道上的 压降称为

通道输出电压。

LED 电源电压等于 LED 正向电压，

该正向电压被 LED 驱动器的 通道输出电压所吸收。

现在，让我们来详细 了解一下 LED

正向电压和 通道输出电压。

不同颜色的 LED 之间的

LED 正向电压不同。

通常，红色 LED 的 正向电压

小于绿色和蓝色。

并且绿色和蓝色 LED 的 正向电压

小于白色 LED。

此外正向电压 也随 LED 电流

和 Bin 而变化。

净空电压， 也称为膝点电压，

标记为 V knee， 如右图所示。

如果电源电压太小，

则通道输出电压 将小于膝点电压，

并且电流 将无法吸收所需的量。

但是，如果 电源电压过大，

则通道输出电压过大，

从而导致功耗过大。

为了进一步地加以说明， 我们将介绍两种

供电电源情况。

在第一种情况下， 电源电压大于 VLED。

该电压可能来自适配器、 USB 和板载电源。

对于这种情况， 如果电源电压

不比 VLED 大太多，则电源 可以直接为 LED 供电。

在第二种情况下， 电源电压不超过 VLED。

该电压可能来自 锂离子电池或 AA 电池。

在这种情况下， 您可能需要一个升压

电路来进一步提升电压。

有两种方法 可以提高电压，

通过直流/直流 或电荷泵。

这是一个典型的升压电路。

第一种方法， Vout 等于

1 除以 1 减去 D， 乘以 Vin，

D 是开关的占空比。

第二种方法， Vout 等于 K 乘以 Vin，

其中 K 是电荷泵的 电压增益，

该值与电路结构 和开关状态有关。

现在让我们来讨论一下 评估预期功率损耗时

应该考虑哪些因素。

对于 RGB LED 驱动器，

功耗分为两部分。

一部分来自内部电路。

另一部分来自通道输出电路，

功率耗散可通过 方程式计算。

功率耗散等于 Vcc 乘以 Icc，

加上 Vout 乘以 I LED 乘以 D PWM 和 N，

其中 Vcc 和 Icc 是内部电路的电源电压

和电流。

D PWM 和 N 是 通道占空比

和通道数。

我们今天要讨论的 最后一个功耗因素

是热性能。

通过计算结温 可以判断设计

是否满足热要求。

结温可通过公式

T JMAX 等于 P DMAX 乘以 θJA 加 θA

进行计算。

P DMAX 是最大功率耗散。

θJA 是热阻抗。

功率耗散与系统要求、

电源设计和

器件配置有关。

热阻抗与封装、 PCB 尺寸、

气流、散热器等有关。

通过检查这些因素， 可以实现良好的

热性能。

既然您已经了解 电源方面需要考虑的

各个因素，接下来我们将 深入研究时分多路复用 LED

矩阵。

在 LED 驱动器 设计方面，

功耗因素很重要。

让我们从 LED 电源 设计开始介绍吧。

我们以共阳极 LED 连接为例。

LED 上的压降称为 LED 正向电压，

器件通道上的 压降称为

通道输出电压。

LED 电源电压等于 LED 正向电压，

该正向电压被 LED 驱动器的 通道输出电压所吸收。

现在，让我们来详细 了解一下 LED

正向电压和 通道输出电压。

不同颜色的 LED 之间的

LED 正向电压不同。

通常，红色 LED 的 正向电压

小于绿色和蓝色。

并且绿色和蓝色 LED 的 正向电压

小于白色 LED。

此外正向电压 也随 LED 电流

和 Bin 而变化。

净空电压， 也称为膝点电压，

标记为 V knee， 如右图所示。

如果电源电压太小，

则通道输出电压 将小于膝点电压，

并且电流 将无法吸收所需的量。

但是，如果 电源电压过大，

则通道输出电压过大，

从而导致功耗过大。

为了进一步地加以说明， 我们将介绍两种

供电电源情况。

在第一种情况下， 电源电压大于 VLED。

该电压可能来自适配器、 USB 和板载电源。

对于这种情况， 如果电源电压

不比 VLED 大太多，则电源 可以直接为 LED 供电。

在第二种情况下， 电源电压不超过 VLED。

该电压可能来自 锂离子电池或 AA 电池。

在这种情况下， 您可能需要一个升压

电路来进一步提升电压。

有两种方法 可以提高电压，

通过直流/直流 或电荷泵。

这是一个典型的升压电路。

第一种方法， Vout 等于

1 除以 1 减去 D， 乘以 Vin，

D 是开关的占空比。

第二种方法， Vout 等于 K 乘以 Vin，

其中 K 是电荷泵的 电压增益，

该值与电路结构 和开关状态有关。

现在让我们来讨论一下 评估预期功率损耗时

应该考虑哪些因素。

对于 RGB LED 驱动器，

功耗分为两部分。

一部分来自内部电路。

另一部分来自通道输出电路，

功率耗散可通过 方程式计算。

功率耗散等于 Vcc 乘以 Icc，

加上 Vout 乘以 I LED 乘以 D PWM 和 N，

其中 Vcc 和 Icc 是内部电路的电源电压

和电流。

D PWM 和 N 是 通道占空比

和通道数。

我们今天要讨论的 最后一个功耗因素

是热性能。

通过计算结温 可以判断设计

是否满足热要求。

结温可通过公式

T JMAX 等于 P DMAX 乘以 θJA 加 θA

进行计算。

P DMAX 是最大功率耗散。

θJA 是热阻抗。

功率耗散与系统要求、

电源设计和

器件配置有关。

热阻抗与封装、 PCB 尺寸、

气流、散热器等有关。

通过检查这些因素， 可以实现良好的

热性能。

既然您已经了解 电源方面需要考虑的

各个因素，接下来我们将 深入研究时分多路复用 LED

矩阵。