锂电池供电、低压高亮度(HB) LED解决方案

　　摘要：高亮度(HB) LED是电池备份照明中的优选方案，特别是应急照明设备。然而，将高效率LED光源与高容量、单节Li+电池组合在一起时会面临诸多挑战。本应用笔记介绍了利用MAX16834 HB LED驱动器从低压电源产生HB LED驱动的实用方案。

　　　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

　　为了向开关MOSFET提供足够的栅极驱动电压，MAX16834要求工作电压至少为4.5V，以便MOSFET进入低阻导通状态。对于采用n沟道FET工作在boost模式的HB LED驱动器，这者要求很常见。

　　单节Li+电池的驱动电压可能低至3V，无法支持电路中FET及其它电路的正常工作。这就需要将电池电压提升到较高电压，器件即可正常工作。

　　首先，驱动电路提升电池电压用于控制器供电，然后再为LED灯串提供所要求的驱动电流，这种架构会在一定程度上增大功耗，进而影响电池的使用寿命。因为总体效率是每一级效率的乘积，例如，如果升压效率为70%，而控制级的效率为70%，那么总体效率只有大约50%。

　　本文介绍的方案采用低成本、低功耗boost转换器为评估板中的HB LED驱动器提供稳定的5V电源。同时，由电池直接驱动FET boost转换器。这种方式下，只对电池进行一级升压，即可为LED灯串供电。