LCD液晶背光用白光LED驅(qū)動(dòng)解決方案

LCD液晶背光用白光LED驅(qū)動(dòng)解決方案LCD目前較常采用CCFL作為背光光源，但因CCFL背光驅(qū)動(dòng)線路復(fù)雜，要求驅(qū)動(dòng)電壓高及演色性能力等因素，再加上背光的光源是系統(tǒng)中耗電量最大的部分，所以在功率限制日趨嚴(yán)苛的情況下，目前已逐漸被產(chǎn)業(yè)討論將使用LED作為代替。為滿足節(jié)能及環(huán)保的需求，針對(duì)不同應(yīng)用與不同的功耗范圍，全球許多政府及能源機(jī)構(gòu)的各種新的能耗標(biāo)準(zhǔn)也紛紛出爐。同時(shí)，更加嚴(yán)格的規(guī)范也在制定中。降低能耗成為一項(xiàng)無法回避的重要議題，所以對(duì)電源管理也提出了更高的要求。LED控制正向電流方案LED是由電流驅(qū)動(dòng)的器件，其亮度與正向電流呈比例關(guān)系。有兩種方法可以控制正向電流。第一種方法是采用LEDV-I曲線，一般利用一個(gè)電壓電源和一個(gè)整流電阻器，來確定產(chǎn)生預(yù)期正向電流所需要向LED提供的電壓。但這種方法有一些缺點(diǎn)，如LED正向電壓的任何變化都會(huì)導(dǎo)致LED電流的變化。假設(shè)固定電壓為3.6V、電流為20mA，當(dāng)電壓變?yōu)?.0V時(shí)，溫度或制造變化會(huì)引起的特定壓變，那么電流將可能降低到14mA。所以正向電壓出現(xiàn)較大變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致更大的正向電流變化，另外，壓降和功耗也都會(huì)浪費(fèi)功率和降低電池使用壽命。第二種方法是利用固定電流來驅(qū)動(dòng)LED。固定電流可消除正向電壓變化所導(dǎo)致的電流變化，因此，可產(chǎn)生固定的LED亮度。利用固定電流只需要調(diào)整通過電流檢測電阻器的電壓，而不用調(diào)整電源的輸出電壓。電源電壓和電流檢測電阻值決定了LED電流，在驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED時(shí)，只需串聯(lián)就可以在每個(gè)LED中達(dá)到固定電流。而在驅(qū)動(dòng)并聯(lián)LED時(shí)，必須在每個(gè)LED串中放置一個(gè)整流電阻，但這樣將會(huì)導(dǎo)致效率降低和電流失配。由于便攜式應(yīng)用中，電池的使用壽命是整體應(yīng)用關(guān)鍵。所以LED驅(qū)動(dòng)器必須達(dá)到高效性。不過，LED驅(qū)動(dòng)器的效率測量與典型電源的效率測量是有些不同。典型電源效率測量的定義，是輸出功率除以輸入功率。而對(duì)于LED驅(qū)動(dòng)器來說，輸出功率并非是相關(guān)參數(shù)，反而預(yù)期LED亮度所需要的輸入功率值才是重點(diǎn)。在這點(diǎn)可以利用LED功率除以輸入功率來得到答案。過壓保護(hù)在固定電流模式中，LED驅(qū)動(dòng)組件必須提供過壓保護(hù)功能。無論負(fù)載是多少，都可產(chǎn)生固定電流。但如果負(fù)載電阻增大，相對(duì)的電源的輸出電壓也必須隨之增加。當(dāng)電源檢測到過大的負(fù)載電阻，或負(fù)載斷開的話，那么輸出電壓可能會(huì)超出IC，或其它組件的最大使用電壓范圍。因此，在驅(qū)動(dòng)器里就必須提供過壓保護(hù)。例如：可以利用將Zener二極管與LED并聯(lián)，這樣的方式可將輸出電壓限制在Zener二極管擊穿電壓和電源內(nèi)。當(dāng)出現(xiàn)過壓時(shí)，輸出電壓會(huì)提高到Zener二極管擊穿點(diǎn)，并通過Zener二極管，然后再到接地的電流檢測電阻器，所以在Zener二極管與LED并聯(lián)下，可以穩(wěn)當(dāng)?shù)靥峁┹敵鲭娏鳌Ａ硗?，也可以利用監(jiān)控輸出電壓，在達(dá)到過壓前關(guān)閉電源。當(dāng)過壓的情況出現(xiàn)時(shí)，LED驅(qū)動(dòng)器可以降低功耗，并延長電池使用壽命。PWM調(diào)光許多便攜式LCD背光應(yīng)用都需要有限度地調(diào)節(jié)亮度。在這一部份可以采用兩種調(diào)光方式，就是模擬或PWM的方法。采用模擬調(diào)光，就像大家所熟悉的，在LED上增加50%的電流，這樣就可以提高50%的亮度。但這種方法是有缺點(diǎn)的，那就是會(huì)出現(xiàn)LED顏色偏移，并需要采用模擬控制信號(hào)，因此，這種模式一般來說使用率并不多。而利用PWM調(diào)節(jié)亮度的關(guān)鍵是，為確保使用者的眼睛看不到PWM脈沖現(xiàn)象，PWM信號(hào)的頻率必須高于100Hz,最大PWM頻率是取決于電源激活與響應(yīng)時(shí)間。負(fù)載斷開負(fù)載斷開是LED驅(qū)動(dòng)電源中一個(gè)經(jīng)常被忽視的功能，因?yàn)樵陔娫词r(shí)，可以利用負(fù)載斷開將LED與電源斷開。這種功能在下列兩種情況下是相當(dāng)重要的，那就是斷電和PWM調(diào)光。例如：在升壓轉(zhuǎn)換器斷電期間，負(fù)載仍然透過電感器和二極管與輸入電壓相連接。因?yàn)檩斎腚妷喝匀慌cLED連接的情況下，總電源已經(jīng)失效，仍舊會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生小電流，當(dāng)長時(shí)間出現(xiàn)漏電流現(xiàn)象將會(huì)縮短電池壽命。另外，負(fù)載斷開在PWM進(jìn)行亮度控制時(shí)也很是相當(dāng)重要。因?yàn)樵赑WM不運(yùn)作期間，電源在失效的情況下，但輸出電容仍然與LED連接。如果沒有負(fù)載斷開的話，輸出電容仍舊會(huì)提供LED電源，直到PWM再次打開電源。因?yàn)殡娙菰诿總€(gè)PWM循環(huán)開始時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)放電的現(xiàn)象，一次電源必須在每個(gè)PWM循環(huán)開始時(shí)，將輸出電容器充電，所以，會(huì)在每個(gè)PWM循環(huán)出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生突波脈沖。突入的電流會(huì)造成系統(tǒng)效率降低，并在輸入總線上出現(xiàn)瞬時(shí)電壓。而如果具有負(fù)載斷開功能的話，LED就會(huì)從電源斷開，這樣當(dāng)電源失效時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)漏電流，而且在PWM進(jìn)行亮度調(diào)整的循環(huán)間，輸出電容器都是充滿的。目前，全球各大業(yè)者正在積極開發(fā)結(jié)構(gòu)更加完整、背光效率更高的白光LED驅(qū)動(dòng)電路。所以由于移動(dòng)電話繼續(xù)朝著多功能智能化的方向發(fā)展，因此，預(yù)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)器的需求量會(huì)持續(xù)增加。例如：目前普通的移動(dòng)電話一般只采用2至4顆LED驅(qū)動(dòng)器，但功能更加豐富的雙屏幕照相手機(jī)需要7?9顆LED驅(qū)動(dòng)器，才可滿足燈光方面的要求。Supertex第二代高電壓LED驅(qū)動(dòng)芯片HV9911Supertex第二代高電壓LED驅(qū)動(dòng)芯片HV991L提供了工程師在進(jìn)行LCD用三原色背光、汽車照明和電池驅(qū)動(dòng)LED燈等產(chǎn)品背光設(shè)計(jì)的應(yīng)用。HV9911是閉合環(huán)路的開關(guān)模式LED驅(qū)動(dòng)IC設(shè)計(jì)，用于LED電流和對(duì)脈寬調(diào)整調(diào)光有良好瞬時(shí)反應(yīng)。在需要多個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器時(shí)，可同步防止系統(tǒng)分諧波振動(dòng)。HV9911還提供斜率補(bǔ)償，來達(dá)到允許在固定頻率模式具有更寬的工作范圍和一個(gè)內(nèi)部調(diào)節(jié)器用于低電壓和高電壓應(yīng)用。NS小型白色LED驅(qū)動(dòng)芯片LM2751國家半導(dǎo)體（NS）型號(hào)為LM2751的小型白光LED驅(qū)動(dòng)器，可在2.8伏至5.5伏間的輸入電壓范圍內(nèi)，提供4.5伏及5.0伏穩(wěn)壓輸出的固定頻率開關(guān)電容電荷泵，及150mA（以4.5伏電壓操作）或80mA（以5.0伏電壓操作）的輸出電流，并無需加設(shè)電感器，但需另加四顆陶瓷電容器。LM2751適用于白色LED顯示器和鍵盤背光系統(tǒng)，及通用升壓或降壓/升壓穩(wěn)壓器等多種不同的應(yīng)用。LM2751芯片可以利用固定頻率進(jìn)行預(yù)先穩(wěn)壓，穩(wěn)壓輸出的準(zhǔn)確度極高，誤差不會(huì)超過正負(fù)3%，峰值效率達(dá)90%以上，確保隨著輸入電流混入系統(tǒng)內(nèi)的噪聲可以減至最少，且其開關(guān)頻率可以預(yù)測。并可選擇設(shè)定725kHz、300kHz、37kHz或9.5kHz等的開關(guān)頻率。Linear白光LED驅(qū)動(dòng)芯片LT3486LinearTechnology的雙信道升壓LT3486，恒定電流驅(qū)動(dòng)16顆白光LED（每信道8顆串行LED），除可提供PWM調(diào)光，亦可保持LED于固定發(fā)光顏色。適合便攜式產(chǎn)品與汽車的顯示屏幕背光應(yīng)用等產(chǎn)品。LT3486由PWM驅(qū)動(dòng)器之工作周期控制來進(jìn)行調(diào)光，達(dá)到1000：1調(diào)光范圍，并利用電流模式及固定頻率保持均勻的LED亮度。LT3486的兩個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)換器，能由2.5V?24V的輸入電壓，驅(qū)動(dòng)不對(duì)稱的LED字陣，效率達(dá)85%。轉(zhuǎn)換器切換頻率可以利用一個(gè)單一電阻在200kHz及2MHz間進(jìn)行設(shè)定。其它特性尚包括內(nèi)部軟激活、突波電流限制及開路LED保護(hù)等。LT3486EDHC采用DFN-16封裝技術(shù)，LT3486EFE則采用TSSOP-16E封裝。沛亨并聯(lián)式白光LED驅(qū)動(dòng)芯片AIC1848沛亨半導(dǎo)體針對(duì)手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品的小體積且高效能的電源需求，推出并聯(lián)式白光LED的驅(qū)動(dòng)芯片AIC1848。AIC1848采用兩倍電荷泵（2XCharge-Pump）提供穩(wěn)定的5V輸出電壓，并以定電壓的方式驅(qū)動(dòng)并聯(lián)多顆白光LED,操作頻率高達(dá)1.8MHz。AIC1848僅需使用三顆陶瓷電容，并不需使用電感，節(jié)省更多的設(shè)計(jì)空間。此外，AIC1848內(nèi)設(shè)過電流（OCP）及熱關(guān)機(jī)（ThermalShutdown）的功能，使白光LED驅(qū)動(dòng)電路具備更可*并且更穩(wěn)定的工作系統(tǒng)，提供便攜式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員并聯(lián)式白光LED最具競爭力的電源解決方案。東芝白光LED驅(qū)動(dòng)芯片TB62752AFUG東芝最大可驅(qū)動(dòng)8個(gè)白光LED的高效率、高精度、高耐壓、低電耗的LED驅(qū)動(dòng)芯片TB62752AFUG,TB62752AFUG采用了BiCD制程技術(shù)，內(nèi)設(shè)了過電壓保護(hù)的功能（OVP）,最大耐壓電壓為40V，在出現(xiàn)過高電壓的情況下，立即切斷內(nèi)部電路，以保護(hù)芯片、白光LED及應(yīng)用產(chǎn)品的安全，整體電源轉(zhuǎn)換效率高達(dá)80%以上，電流誤差值為5%左右。TB62752AFUG采用了高互換性PIN角的設(shè)計(jì)?？商峁┍銛y式電玩、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)等內(nèi)建液晶面板背光驅(qū)動(dòng)能力。TB62752AFUG已于2005年年底量產(chǎn)，采用SOT23-6的封裝技術(shù)。BCDSemi白光LED驅(qū)動(dòng)芯片AP3008BCD串聯(lián)式升壓式的白光LED驅(qū)動(dòng)芯片AP3008,能滿足LCD背光均勻、低成本、高性能、恒流等要求，從價(jià)格上能滿足客戶低成本的要求。AP3008為電流模式的升壓式DC-DC變換器，由1.25V的基準(zhǔn)、誤差放大器、1.2MHZ振蕩器和斜波發(fā)生器、電流取樣放大電路、PWM、R/S觸發(fā)器、輸出驅(qū)動(dòng)及功率開關(guān)管、過壓保護(hù)（OVP）等組成。AP3008內(nèi)置UVLO電路，具有寬的工作電壓范圍。最低工作電壓可至2.5V,最高工作電壓可至15V。過壓保護(hù)（OVP）電路檢測PWM脈沖輸出的峰值電壓。當(dāng)PWM脈沖的峰值電壓高于內(nèi)部設(shè)置的閥值電壓時(shí)，過壓保護(hù)（OVP）電路動(dòng)作并使PWM開關(guān)電路Shutdown。若使電路重新工作，可在Shutdownpin或Vinpin施加由低到高的信號(hào)即可。AP3008的基準(zhǔn)電壓不是直接采用1.25V,而是經(jīng)電阻分壓后取其95mV,這是一種減少損耗的措施。另由于AP3008采用的高頻36VBipoler制程，在耐壓上遠(yuǎn)高于一些CMOS制程的升壓DC/DC變換器。AP3008在輸入3.2V時(shí)，它可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)白光LED,輸出電流最大可達(dá)20mA；在輸入5V時(shí)，它可以驅(qū)動(dòng)6個(gè)白光LED,輸出電流最大可達(dá)20mA。AP3008采用SOT23-5和TSOT23-5封裝，可使IC的高度小于1.1mm和0.9mm。Austriamicrosystems白光LED驅(qū)動(dòng)芯片AS3691austriamicrosystems白光LED驅(qū)動(dòng)芯片AS3691,能讓設(shè)計(jì)人員僅透過外部電阻就能設(shè)定每個(gè)LED信道的運(yùn)作電流，而LED的亮度則可由四個(gè)獨(dú)立脈沖寬度調(diào)節(jié)輸入組件控制。每顆AS3691芯片中皆整合了四個(gè)獨(dú)立運(yùn)作的電流組件，因此能選擇同時(shí)驅(qū)動(dòng)四個(gè)白光LED,可各自輸入400mA的電流，或是僅驅(qū)動(dòng)一個(gè)白光LED輸入1.6安培的電流。AS3691的線性驅(qū)動(dòng)器能避免電感升壓器所衍生的種種問題，例如電磁干擾或LCD屏幕品質(zhì)的影像閃爍等問題。為提升應(yīng)用的功率效益，該組件每個(gè)信道都含有一個(gè)回饋輸出端，能簡單調(diào)整一個(gè)或多個(gè)外部電源，將整體消耗功率降至最低。AS3691電流精準(zhǔn)度達(dá)0.5%,相當(dāng)適用于采用RGB背光的液晶屏幕等精密的色彩管理應(yīng)用。此外，AS3691還能搭配各種彩色LED設(shè)定，如RGGB或RGBA。其電流輸入組件支持15V電壓范圍，允許極高的LED電源電壓，且最高電壓值僅受整個(gè)產(chǎn)品的最高消耗功率所限制。AS3691采用小型QFN4?封裝，將整體功耗控制在最小范圍內(nèi)。CatalystSemiconductor高效白光LED驅(qū)動(dòng)芯片CAT3691CatalystSemiconductor擴(kuò)展其固態(tài)照明產(chǎn)品系列，推出一種新型高效白光LED驅(qū)動(dòng)。CAT3691穩(wěn)壓電荷泵可為大尺寸平面、雙LCD顯示提供一致無閃爍現(xiàn)象的背光照明。CAT3691取代了傳統(tǒng)高亮度背光所需的電感升壓電路，從而簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于輸出電流大，CAT3608還可用于驅(qū)動(dòng)主副屏幕手機(jī)顯示，或主顯示屏加低功率相機(jī)閃光。每路LED的獨(dú)立控制實(shí)現(xiàn)了主顯示屏的4個(gè)LED和副顯示屏的2個(gè)LED的PWM變暗和待機(jī)模式。為了降低電池消耗，該組件還具有完全系統(tǒng)關(guān)機(jī)功能，使得功耗降低到不足1A為了與多種亮度控制電路一起使用，該組件還帶有靈活的數(shù)字接口。其低噪聲、1MHz固定頻率控制方案，為使用小外接電容提供可能，從而降低成本和電路板占用。CAT3691針對(duì)鋰電池系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，可以最大限度保證功率傳輸，效率高達(dá)90%。該組件還具備CAT3691的效率、低噪聲和雙顯示能力，非常適于手機(jī)、智能電話、PDA和數(shù)字相機(jī)中的白光LED驅(qū)動(dòng)。Vishay高效率白光LED驅(qū)動(dòng)芯片SiP12401針對(duì)高效率白光LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，Vishay推出了兩款白光LED驅(qū)動(dòng)芯片SiP12401,能讓手機(jī)和數(shù)字相機(jī)等便攜式電子設(shè)備中的LCD顯示屏白光LED背光等應(yīng)用中提供高效的可控亮度，效率達(dá)80%。SiP12401升壓控制器芯片使用雙芯鎳氫或堿性以及鋰離子電池來驅(qū)動(dòng)串聯(lián)的白光LED,無需使用鎮(zhèn)流電阻。該組件支持范圍介于1.8V?5.0V的輸入電壓。采用具有內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾妷耗Ｊ絇WM設(shè)計(jì)，以幫助減少整體組件數(shù)從而實(shí)現(xiàn)更小、更輕的終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)。為延長電池使用時(shí)間，SiP12401和轉(zhuǎn)換頻率為600kHz的PWM模式分別可實(shí)現(xiàn)80%和75%的高典型效率。LED電流可在外部加以調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)度的模擬控制。邏輯控制的待機(jī)電流僅為1微安。Maxim480mA白光LED倍壓芯片MAX1576Maxim的MAX1576白光LED倍壓芯片，可提供480mA白光LED1x/1.5x/2x電荷泵，用于背光和照相機(jī)閃光燈白光LED驅(qū)動(dòng)。MAX1576電荷泵可驅(qū)動(dòng)多達(dá)8個(gè)白色LED,具有恒定電流調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的光強(qiáng)度。能夠以30mA的電流驅(qū)動(dòng)每個(gè)主組(LED1-LED4)LED,用于背光。閃光燈組LED(LED5-LED8)是單獨(dú)控制的，并能夠以100mA驅(qū)動(dòng)每個(gè)LED(或者總共400mA)。通過使用自適應(yīng)1x/1.5x/2x電荷泵模式和超低壓差的電流調(diào)節(jié)器，MAX1576能夠在1節(jié)鋰電池的整個(gè)電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率。1MHz的固定頻率開關(guān)僅需使用非常小的外部組件。MAX1576使用兩個(gè)外部電阻設(shè)置主LED和閃光燈LED的最大(100%)電流。使用四個(gè)控制弓I腳,通過串行控制或每組2位元邏輯控制用于LED亮度控制。ENM1和ENM2可將主LED的電流設(shè)置為最大電流的10%、30%或100%。ENF1和ENF2可將閃光燈LED的電流設(shè)置為最大電流的20%、40%或100%。另外，將每一對(duì)控制引腳連接到一起可實(shí)現(xiàn)單線、串行脈沖亮度控制。MAX1576采用24引腳薄型QFN封裝技術(shù)。安森美高亮度白光LED驅(qū)動(dòng)芯片NCP5603安森美半導(dǎo)體(ONSemiconductor)所推出的高亮度白光LED驅(qū)動(dòng)芯片NCP5603,是針對(duì)手機(jī)、相機(jī)與其它便攜式消費(fèi)類電子產(chǎn)品中照明或閃光燈應(yīng)用。NCP5603透過一個(gè)充電泵架構(gòu)，搭配兩個(gè)外加陶瓷電容來提供電源轉(zhuǎn)換功能，并免除電源轉(zhuǎn)換時(shí)需要大型笨重電感器的問題，采用DFN-10封裝供貨，大小僅3mm?mm?.9mm,其占用面積相當(dāng)有限，非常適用于厚度較薄的便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品應(yīng)用。新LED驅(qū)動(dòng)器可藉由2.7V?5.5V電池電壓輸入提供給負(fù)載穩(wěn)定的電壓輸出，具備1X、1.5X與2X自動(dòng)運(yùn)作模式，讓運(yùn)作效率可達(dá)到90%,使得它特別適用于需要較長電池使用時(shí)間的低成本低耗電應(yīng)用中高電流LE