提高电池电压的最简单方法是使用升压型DC/DC转换器(图3)。该方法的优点在于在所有负载和输入电压条件下具有非常高的效率,因为输入电压可以升高到LED正向电压和电流源净空电压的总和。如前所述,这显着优化了成本和PCB面积的效率。
图3显示了磁性升压调节器的工作原理。当NFET开关闭合时(实线箭头),电感器电流iL(t)从t = t0处的最小值Ia向上斜升至t = t1处的最大值Ib。在此期间,肖特基二极管反向偏置,负载由存储在输出电容器中的能量支持。
在t = t1时,NFET开关关闭,存储在电感器L中的能量现在传递到输出电容器和通过肖特基二极管的负载(虚线箭头)。因此,电感器电流在时间t2期间下降到先前的Ia值。输出电压必须大于输入:如果此电压关系不正确,则电感不会放电到输出网络。换句话说,当NFET截止时,电感器两端的电压反转,因为电流放电不会立即发生。由反向磁电压增加的输入电压导致输出电压高于输入电压。当串联驱动10个LED时,所需的电源电压可高达35V。升压拓扑结构的另一个优点是简化了PCB布线:驱动器和LED串之间只需要两个连接。第二种提高电池电压的方法是使用电荷泵(其简单实现如下所示)图4),它利用了电容器的以下特性:电容器电荷累积不会瞬间发生,这意味着电容器两端的初始电压变化等于零。
图3:LM3509,电感升压LED驱动器。
电压转换分两个阶段完成。在第一阶段期间,开关S1,S2和S3闭合,而开关S4-S8断开。因此C1和C2堆叠,假设C1等于C2,充电到输入电压的一半:
输出负载电流由输出电容提供。当该电容器放电并且输出电压低于所需的输出电压时,第二相被激活,以便将输出电压升高到该值以上。在第二阶段期间,C1和C2并联,连接在VIN和VOUT之间。开关S4-S7闭合,而开关S1-S3和S8断开。由于电容上的电压降不会瞬间改变,输出电压会跳跃到输入电压值的1.5倍:
图4:充电具有1x和1.5x增益的泵电路以这种方式,完成升压操作。开关信号的占空比通常为50%,因为该值通常会产生最佳的电荷转移效率。
通过闭合开关S8并使开关S1-S7断开,可实现增益为1倍的电压转换。电荷泵方法的好处是没有电感器。电感是EMI噪声的,会影响显示器或手机中的无线电性能。