背光驅(qū)動(dòng)電路的選擇策略和應(yīng)用

1、背光驅(qū)動(dòng)電電路的選選擇策略略和應(yīng)用用越來越越多的便便攜式消消費(fèi)電子子產(chǎn)品配配備了彩彩色顯示示屏，例例如手機(jī)機(jī)、數(shù)碼碼相機(jī)、PPDA、MMP3、PPMP播播放器等等，其中中手機(jī)又又占據(jù)了了這個(gè)市市場(chǎng)的絕絕大部分分份額，從從而導(dǎo)致致了這兩兩年來中中小尺寸寸顯示屏屏產(chǎn)業(yè)鏈鏈的飛速速發(fā)展。根根據(jù)應(yīng)用用的不同同，顯示示屏?xí)杏胁煌牡姆N類，例例如TFFT-LLCD、CCSTNN-LCCD以及及OLEED顯示示屏，從從市場(chǎng)的的應(yīng)用看看，OLLED顯顯示屏只只是在折折疊式手手機(jī)的副副屏以及及MP33的市場(chǎng)場(chǎng)上占有有一定的的份額，而而市場(chǎng)的的主流依依然是TTFT和和CSTTN，這這兩種類類型的LLCD屏屏占據(jù)

2、了了現(xiàn)有的的中小尺尺寸顯示示屏出貨貨量的絕絕大部分分。本文文重點(diǎn)就就中小尺尺寸的LLCD顯顯示屏的的背光驅(qū)驅(qū)動(dòng)解決決方案作作一個(gè)分分析介紹紹。 背光驅(qū)動(dòng)的的技術(shù)分分析LCDD顯示屏屏自身并并不發(fā)光光，為了了可以清清楚的看看到LCCD顯示示屏的內(nèi)內(nèi)容，需需要一定定的白光光背光源源。在中中小尺寸寸LCDD顯示屏屏中，一一般采用用白光LLED作作為顯示示屏的背背光源。白白色LEED背光光電源由由數(shù)個(gè)白白光LEED組成成，如手手機(jī)、數(shù)數(shù)碼相機(jī)機(jī)一般僅僅需要22到3個(gè)個(gè)白光LLED，而而PDAA和PMMP則根根據(jù)其顯顯示屏的的面積，可可能需要要3到66個(gè)LEED。對(duì)對(duì)背光驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路的要求求是：滿足背背

3、光的亮亮度要求求整個(gè)顯顯示屏亮亮度均勻勻（不允允許有某某一部分分較亮、另另一部較較暗的情情況）亮度可可以方便便地調(diào)節(jié)節(jié)驅(qū)動(dòng)電電路占PPCB空空間要小小工作效效率高 綜合成成本低 對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)其他模模塊干擾擾小根據(jù)應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)合合不同，系系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)者關(guān)注注的重點(diǎn)點(diǎn)可能會(huì)會(huì)有所差差別,例例如對(duì)于于低成本本的產(chǎn)品品方案中中，可能能會(huì)把整整個(gè)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路的的成本放放在第一一位，對(duì)對(duì)于手機(jī)機(jī)的應(yīng)用用中，白白光驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路對(duì)對(duì)其他模模塊是否否會(huì)產(chǎn)生生EMII干擾則則是要重重點(diǎn)考慮慮的因素素，而在在MP33應(yīng)用中中，又有有可能對(duì)對(duì)EMII干擾不不太關(guān)心心。白光LLED驅(qū)驅(qū)動(dòng)器基基本上有有兩種驅(qū)驅(qū)動(dòng)方式式：一種種是采用用

4、電感升升壓式DDC/DDC升壓壓變換的的原理來來驅(qū)動(dòng)，所所有的LLED串串聯(lián)接在在一起，一一般也叫叫做串聯(lián)聯(lián)型驅(qū)動(dòng)動(dòng)方式；另一種種是采用用升壓式式電荷泵泵驅(qū)動(dòng)電電路，所所產(chǎn)生的的電壓一一般在55V/44.5VV或者是是根據(jù)LLED的的正向?qū)?dǎo)通電壓壓而自適適應(yīng)確定定的一個(gè)個(gè)電壓，所所有的LLED并并聯(lián)在一一起，一一般也叫叫做并聯(lián)聯(lián)型驅(qū)動(dòng)動(dòng)方式。串聯(lián)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路從技術(shù)術(shù)發(fā)展的的角度看看，串聯(lián)聯(lián)型驅(qū)動(dòng)動(dòng)出現(xiàn)的的比較早早，技術(shù)術(shù)上也比比較成熟熟。 以以啟攀微微電子的的CP221266為例，典典型的串串聯(lián)型驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路如圖一一所示：以CPP21226為例例，一般般而言，采采用串聯(lián)聯(lián)方式使使流過每每一個(gè)L

5、LED的的電流都都一樣，則則發(fā)光的的均勻性性好；同同時(shí)由于于其升壓壓原理，所所產(chǎn)生的的電壓依依賴于LLED導(dǎo)導(dǎo)通指定定電流時(shí)時(shí)所需要要的電壓壓，反饋饋電壓CCS內(nèi)部部設(shè)定為為95mmV，可可以計(jì)算算出當(dāng)需需要155mA的的LEDD電流時(shí)時(shí)，R11的值應(yīng)應(yīng)該為：R195mmV/115mAA=6.3ohhm無論是是驅(qū)動(dòng)22個(gè)LEED還是是多達(dá)55個(gè)LEED，都都可以通通過改變變R1的的電阻值值可以靈靈活的設(shè)設(shè)定LEED的亮亮度，在在SHDDN引腳腳施加一一定占空空比的PPWM控控制信號(hào)號(hào)，可以以使LEED的亮亮度從不不亮到滿滿亮度之之間無級(jí)級(jí)可變。在CP21126的的設(shè)計(jì)中中注意了了兩個(gè)問問題：1

6、、避避免了EEMI的的干擾問問題CP221266避免了了一般的的串聯(lián)型型LEDD驅(qū)動(dòng)電電路中電電感和大大電流開開關(guān)所產(chǎn)產(chǎn)生的EEMI干干擾問題題，對(duì)于于例如MMP3、PPMP之之類的應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)合合，這個(gè)個(gè)問題可可能影響響不大，但但是在手手機(jī)應(yīng)用用中，EEMI干干擾會(huì)造造成手機(jī)機(jī)的接收收靈敏度度變差。CCP21126通通過優(yōu)化化了內(nèi)部部電路的的設(shè)計(jì)，避避免了這這個(gè)問題題。下表表對(duì)比了了兩款串串聯(lián)驅(qū)動(dòng)動(dòng)芯片在在相同的的應(yīng)用情情況下，對(duì)對(duì)手機(jī)接接收靈敏敏度的影影響?？梢钥纯吹剑珻CP21126的的工作與與否對(duì)手手機(jī)接收收靈敏度度的指標(biāo)標(biāo)幾乎沒沒有影響響，而芯芯片X在在工作時(shí)時(shí)，由于于EMII的干擾擾造

7、成了了手機(jī)接接收靈敏敏度的下下降。同同時(shí)，CCP21126在在輸入33.6VV驅(qū)動(dòng)33個(gè)白光光LEDD的典型型應(yīng)用情情況下，可可以達(dá)到到83的轉(zhuǎn)換換效率。PCBB設(shè)計(jì)也也會(huì)對(duì)電電路性能能有比較較大的影影響。一一般而言言高頻部部分的走走線應(yīng)該該盡可能能的短而而粗，對(duì)對(duì)地的過過孔盡可可能的大大而多，在在CP221266的相關(guān)關(guān)資料中中對(duì)此都都有比較較詳細(xì)的的說明。2、內(nèi)內(nèi)置輸出出開路保保護(hù)電路路在應(yīng)用用中，有有可能出出現(xiàn)LEED的開開路故障障情況，在在這種情情況下，由由于CSS引腳的的反饋電電壓始終終為0，如如果沒有有保護(hù)電電路，這這種升壓壓型的電電路就會(huì)會(huì)一直升升壓直到到內(nèi)部的的開關(guān)管管被擊穿穿

8、而損壞壞。所以以，沒有有內(nèi)置開開路保護(hù)護(hù)電路的的芯片會(huì)會(huì)要求外外部增加加一個(gè)ZZeneer二極極管，利利用它的的擊穿來來保護(hù)內(nèi)內(nèi)部的開開關(guān)管。保保護(hù)電路路如下：顯而易易見，這這樣的保保護(hù)電路路又增加加了系統(tǒng)統(tǒng)的成本本和PCCB板的的面積，另另一種保保護(hù)方式式是增加加一個(gè)引引腳，采采用如SSOT22366L的封封裝，對(duì)對(duì)VOUUT的電電壓采樣樣并進(jìn)行行檢測(cè)。CCP21126的的設(shè)計(jì)可可以保證證外圍應(yīng)應(yīng)用電路路無須做做任何改改動(dòng)，在在LEDD開路的的情況下下芯片依依然不被被損壞，當(dāng)當(dāng)故障狀狀態(tài)解除除后，芯芯片又可可以正常常工作。并聯(lián)驅(qū)動(dòng)雖然串串聯(lián)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路具具備了效效率高的的優(yōu)點(diǎn)，但但是整體體的解

9、決決方案需需要一個(gè)個(gè)電感和和一個(gè)肖肖特基二二極管，這這又額外外的增加加了系統(tǒng)統(tǒng)成本，使使得最終終的綜合合成本和和并聯(lián)相相比，并并不一定定有優(yōu)勢(shì)勢(shì)。同時(shí)時(shí)，貼片片電感的的體積較較大，一一般有55.2mmm*55.2mmm大小小，同時(shí)時(shí)還有可可能產(chǎn)生生EMII干擾。固定模式式并聯(lián)驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路早期的的并聯(lián)驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路只是解解決了LLED所所需要的的電壓?jiǎn)枂栴}，它它把電池池電壓統(tǒng)統(tǒng)一通過過電荷泵泵的方式式升壓到到5V或或者4.5V的的這樣一一個(gè)固定定的電壓壓，然后后每一個(gè)個(gè)LEDD通過串串聯(lián)一定定的電阻阻阻值來來控制LLED的的電流。電荷泵泵電路的的一個(gè)基基本缺點(diǎn)點(diǎn)在于，在在給定的的輸出電電壓要求求情

10、況下下，隨著著輸入電電壓的變變化，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換效率率變化很很大，理理論上，兩兩倍電荷荷泵電路路所能達(dá)達(dá)到的最最高效率率為：EEff=VOUUT/(2*VVIN)*1000%例如，當(dāng)當(dāng)VINN=3.1V，VVOUTT=5VV時(shí)，效效率可以以達(dá)到883.33%，由由于內(nèi)部部器件的的損耗，一一般也可可以達(dá)到到80以上。但是，當(dāng)當(dāng)VINN=4.2V,VOUUT=55V時(shí)，理理論效率率最高就就只有559.55%。從圖中中可以看看到，CCP21128外外圍元件件只需要要三個(gè)電電容，根根據(jù)驅(qū)動(dòng)動(dòng)LEDD燈的數(shù)數(shù)目的不不同，需需要1到到5個(gè)電電阻，和和串聯(lián)驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路相比，雖雖然具有有效率不不高的缺缺點(diǎn)，但但是外圍

11、圍元件的的成本和和所占PPCB面面積都比比較小，還還可以說說是相當(dāng)當(dāng)?shù)统杀颈镜囊粋€(gè)個(gè)解決方方案?；旌湍Ｊ讲⒉⒙?lián)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路為了能能夠和串串聯(lián)驅(qū)動(dòng)動(dòng)相抗衡衡，并聯(lián)聯(lián)驅(qū)動(dòng)電電路要重重點(diǎn)解決決兩個(gè)問問題：一一個(gè)是效效率，一一個(gè)是電電流匹配配。為了了提高效效率，非非常有必必要引入入新的工工作模式式。在這這種情況況下，驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路所產(chǎn)生生的輸出出電壓不不再是一一個(gè)固定定值，而而是一個(gè)個(gè)適當(dāng)?shù)牡牟⑶铱煽梢则?qū)動(dòng)動(dòng)LEDD的電壓壓值。一一般來說說，白光光LEDD在工作作電流為為20mmA時(shí)，正正向?qū)ㄍ妷阂灰话阍?3.13.55V左右右。鋰電電池的額額定電壓壓為3.6V或或3.77V，充充滿電后后的電壓壓一般

12、在在4.22V44.3VV，鋰離離子電池池允許深深度放電電到2.7V，但但是在實(shí)實(shí)際應(yīng)用用中，一一般手機(jī)機(jī)設(shè)置的的強(qiáng)制關(guān)關(guān)機(jī)電壓壓為3.6V左左右（不不同整機(jī)機(jī)廠商設(shè)設(shè)定的強(qiáng)強(qiáng)制關(guān)機(jī)機(jī)電壓可可能不同同）。在在電池充充滿電后后，這個(gè)個(gè)電壓足足以直接接驅(qū)動(dòng)LLED，在在這種情情況下，電電荷泵電電路不工工作，電電池的電電壓通過過一個(gè)開開關(guān)直接接到VOOUT然然后驅(qū)動(dòng)動(dòng)LEDD。而隨隨著電池池的放電電，電池池電壓會(huì)會(huì)逐步降降低，當(dāng)當(dāng)降低到到一定的的程度不不足以直直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)LEDD時(shí)，電電荷泵電電路開始始工作。所所以集成成多種驅(qū)驅(qū)動(dòng)模式式成為背背光驅(qū)動(dòng)動(dòng)的主流流解決方方案，即即所謂集集成1倍倍模式和和1

13、.55倍模式式，并且且在盡可可能的情情況下，讓讓電路工工作在11倍的直直通模式式下。啟啟攀新推推出的CCP21130/1/33，很好好的解決決了這兩兩個(gè)問題題。其中中CP221300可以最最多驅(qū)動(dòng)動(dòng)5個(gè)LLED，CCP21131可可以最多多驅(qū)動(dòng)33個(gè)LEED，CCP21133可可以最多多驅(qū)動(dòng)44個(gè)LEED。同樣，對(duì)對(duì)于系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)用而而言，最最關(guān)心的的指標(biāo)仍仍是效率率和LEED電流流匹配度度。所謂謂效率，盡盡可能的的工作在在1倍模模式能夠夠顯著提提高整個(gè)個(gè)電池工工作電壓壓范圍的的電源轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換效率率。1、效效率對(duì)于關(guān)關(guān)注的效效率問題題，CPP21330/11/3實(shí)實(shí)現(xiàn)了兩兩種工作作模式自自適應(yīng)動(dòng)動(dòng)態(tài)切

14、換換（即根根據(jù)電池池電壓和和LEDD實(shí)際導(dǎo)導(dǎo)通壓降降判斷），而而不是固固定電壓壓點(diǎn)切換換（即只只考慮電電池電壓壓），從從而顯著著提高了了效率。只只要電池池電壓比比LEDD的工作作電壓高高3500mV至至5500mV（根根據(jù)ENN1和EEN2的的引腳設(shè)設(shè)定不同同而不同同）時(shí)，CCP21130/1/33就可以以工作在在相對(duì)效效率較高高的一倍倍模式下下。圖示為為典型應(yīng)應(yīng)用情況況下CPP21330/11/3的的工作效效率?？煽梢钥吹降叫矢鶕?jù)工作作模式的的不同，是是一個(gè)兩兩段的折折線圖，880的的電池能能量在33.6VV4.1V之之間，在在這個(gè)電電壓范圍圍內(nèi)可以以獲得平平均800以上上的工作作效率。

15、2、電電流匹配配度和串聯(lián)聯(lián)驅(qū)動(dòng)相相比，并并聯(lián)驅(qū)動(dòng)動(dòng)要解決決的一個(gè)個(gè)重要問問題就是是各個(gè)LLED間間的電流流匹配，由由于LEED的發(fā)發(fā)光亮度度是和它它的工作作電流相相關(guān)的，不不一樣的的電流會(huì)會(huì)導(dǎo)致顯顯示屏的的亮度不不均勻。對(duì)對(duì)于并聯(lián)聯(lián)驅(qū)動(dòng)的的LEDD，在實(shí)實(shí)際應(yīng)用用中，LLED由由于批次次的不同同和個(gè)體體差異，在在同樣工工作電流流情況下下的正向向?qū)▔簤航挡煌?，可能能?huì)有550mVV2000mVV左右的的電壓差差值，這這要求在在設(shè)計(jì)內(nèi)內(nèi)部的電電流控制制電路時(shí)時(shí)需要考考慮到這這個(gè)差異異。CPP21330/11/3采采用申請(qǐng)請(qǐng)了國(guó)家家專利保保護(hù)的AAutoo-Miirroor技術(shù)術(shù)，可以以使得各各

16、并聯(lián)白白光LEED電流流匹配度度幾乎不不隨白光光LEDD導(dǎo)通壓壓降的差差別而變變化。即即使導(dǎo)通通壓降差差在500mV2000mV之之間，LLED的的電流匹匹配度仍仍然可以以達(dá)到22%以內(nèi)內(nèi)。上圖是是一種典典型應(yīng)用用情況，CCP21130/1/33采用QQFN 3mmm*3mmm 116引腳腳的封裝裝，同時(shí)時(shí)外圍元元件相當(dāng)當(dāng)簡(jiǎn)單，只只需要四四個(gè)電容容。3、支支持PWWM調(diào)光光目前調(diào)調(diào)光方式式主要有有兩種，一一種是通通過改變變LEDD的直流流工作電電流的方方式來調(diào)調(diào)整亮度度，例如如，有的的芯片通通過設(shè)置置內(nèi)部的的寄存器器來直接接設(shè)置LLED的的直流工工作電流流，從而而達(dá)到不不同的亮亮度臺(tái)階階，這種

17、種方式的的缺點(diǎn)是是可能會(huì)會(huì)產(chǎn)生色色移。所所謂的白白光，其其實(shí)是利利用一種種作為其其管芯的的藍(lán)光所所發(fā)出的的短波長(zhǎng)長(zhǎng)紫藍(lán)光光，激發(fā)發(fā)涂布于于輸出光光學(xué)透鏡鏡內(nèi)壁的的熒光材材料，進(jìn)進(jìn)而產(chǎn)生生波譜較較寬的白白色復(fù)合合光。在在非額定定電流工工作情況況下，LLED所所產(chǎn)生的的光譜會(huì)會(huì)有變化化，導(dǎo)致致最終的的白光有有色移。而而另一種種方式就就是PWWM調(diào)光光，利用用人眼的的視覺暫暫停原理理，以一一定的頻頻率和占占空比來來周期性性的控制制白光LLED的的導(dǎo)通電電流在零零電流倒倒額定工工作電流流之間來來回切換換，從而而調(diào)整亮亮度，這這種調(diào)光光方式就就不會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生色移移。在應(yīng)應(yīng)用時(shí)，為為了確保保人眼看看不到LLED周周期亮滅滅的情況況，PWWM調(diào)光光的頻率率一般要要大于1100HHz，CCP21130/1/33可以支支持050KKHz的的調(diào)光頻頻率范圍圍，這樣樣大大方方便了系系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)。并并且由于于芯片優(yōu)優(yōu)越的環(huán)環(huán)路控制制特性，保保證了調(diào)調(diào)光過程程的平穩(wěn)穩(wěn)，消除除了可能能潛在的的噪聲干干擾。同時(shí)對(duì)對(duì)于第一一種調(diào)光光方法，CCP21130/1/33也設(shè)置置了滿量量程、22/3量量程和11/3量