背光驅(qū)動(dòng)電路的選擇策略和應(yīng)用

背光驅(qū)動(dòng)電路的選擇策略和應(yīng)用越來越多的便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品配備了彩色顯示屏，例如、數(shù)碼相機(jī)、PDA、MP3、PMP播放器等，其中又占據(jù)了這個(gè)市場的絕大部分份額，從而導(dǎo)致了這兩年來中小尺寸顯示屏產(chǎn)業(yè)鏈的飛速發(fā)展。根據(jù)應(yīng)用的不同，顯示屏?xí)胁煌姆N類，例如TFT-LCD、CSTN-LCD以及OLED顯示屏，從市場的應(yīng)用看，OLED顯示屏只是在折疊式的副屏以及MP3的市場上占有一定的份額，而市場的主流依然是TFT和CSTN，這兩種類型的LCD屏占據(jù)了現(xiàn)有的中小尺寸顯示屏出貨量的絕大部分。本文重點(diǎn)就中小尺寸的LCD顯示屏的背光驅(qū)動(dòng)解決方案作一個(gè)分析介紹。背光驅(qū)動(dòng)的技術(shù)分析LCD顯示屏自身并不發(fā)光，為了可以清楚的看到LCD顯示屏的內(nèi)容，需要一定的白光背光源。在中小尺寸LCD顯示屏中，一般采用白光LED作為顯示屏的背光源。白色LED背光電源由數(shù)個(gè)白光LED組成，如、數(shù)碼相機(jī)一般僅需要2到3個(gè)白光LED，而PDA和PMP則根據(jù)其顯示屏的面積，可能需要3到6個(gè)LED。對背光驅(qū)動(dòng)電路的要求是：滿足背光的亮度要求整個(gè)顯示屏亮度均勻（不允許有某一部分較亮、另一部較暗的情況）亮度可以方便地調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路占PCB空間要小工作效率高綜合成本低對系統(tǒng)其他模塊干擾小根據(jù)應(yīng)用場合不同，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者關(guān)注的重點(diǎn)可能會有所差別,例如對于低成本的產(chǎn)品方案中，可能會把整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的成本放在第一位，對于的應(yīng)用中，白光驅(qū)動(dòng)電路對其他模塊是否會產(chǎn)生EMI干擾則是要重點(diǎn)考慮的因素，而在MP3應(yīng)用中，又有可能對EMI干擾不太關(guān)心。截白光L鎮(zhèn)ED驅(qū)動(dòng)器搜基本上有兩巾種驅(qū)動(dòng)方式束：一種是采掘用電感升壓乓式DC/D爪C升壓變換濫的原理來驅(qū)父動(dòng)，所有的貴LED串聯(lián)荷接在一起，搜一般也叫做庸串聯(lián)型驅(qū)動(dòng)圣方式；另一討種是采用升儀壓式電荷泵沉驅(qū)動(dòng)電路，律所產(chǎn)生的電退壓一般在5姐V/4.5菠V或者是根林據(jù)LED的梅正向?qū)娙鄩憾赃m應(yīng)螺確定的一個(gè)研電壓，所有冠的LED并鼠聯(lián)在一起，瘡一般也叫做域并聯(lián)型驅(qū)動(dòng)怨方式。粒串聯(lián)驅(qū)動(dòng)蓋電路持從技術(shù)儀發(fā)展的角度雁看，串聯(lián)型寫驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)的蠢比較早，技善術(shù)上也比較匙成熟。以股啟攀微電子腰的CP21虹26為例，推典型的串聯(lián)女型驅(qū)動(dòng)電路晝?nèi)鐖D一所示酒：兇以CP烤2126為路例，一般而受言，采用串謙聯(lián)方式使流癥過每一個(gè)L隸ED的電流布都一樣，則率發(fā)光的均勻攝性好；同時(shí)鋒由于其升壓掘原理，所產(chǎn)棒生的電壓依憑賴于LED賺導(dǎo)通指定電趁流時(shí)所需要寇的電壓，反握饋電壓CS脹內(nèi)部設(shè)定為褲95mV，倒可以計(jì)算出高當(dāng)需要15貝mA的LE采D電流時(shí)，鎮(zhèn)R1的值應(yīng)救該為：R1薯＝95mV傷/15mA款=6.3o歪hm精無論是高驅(qū)動(dòng)2個(gè)L臺ED還是多們達(dá)5個(gè)LE竄D，都可以盲通過改變R慕1的電阻值筍可以靈活的昂設(shè)定LED朝的亮度，在走SHDN引繁腳施加一定特占空比的P呈WM控制信摟號，可以使員LED的亮巧度從不亮到亂滿亮度之間賞無級可變。主在CP21拉26的設(shè)計(jì)徒中注意了兩福個(gè)問題：盤1、避樣免了EMI間的干擾問題容CP2森126避免舌了一般的串背聯(lián)型LED隸驅(qū)動(dòng)電路中清電感和大電賽流開關(guān)所產(chǎn)婆生的EMI象干擾問題，祝對于例如M惡P3、PM娛P之類的應(yīng)脾用場合，這兩個(gè)問題可能革影響不大，疊但是在頑應(yīng)用中，E肢MI干擾會環(huán)造成的姜接收靈敏度雕變差。CP姜2126通拖過優(yōu)化了內(nèi)哥部電路的設(shè)猾計(jì)，避免了栗這個(gè)問題。股下表對比了敘兩款串聯(lián)驅(qū)換動(dòng)芯片在相摸同的應(yīng)用情莖況下，對手率機(jī)接收靈敏菜度的影響。也可以看漠到，CP2叔126的工濕作與否對手諷機(jī)接收靈敏蛋度的指標(biāo)幾勵(lì)乎沒有影響夏，而芯片X泥在工作時(shí)，漲由于EMI礎(chǔ)的干擾造成喜了接收財(cái)靈敏度的下?lián)p降。同時(shí)，攔CP212蒼6在輸入3攝.6V驅(qū)動(dòng)纖3個(gè)白光L岸ED的典型浮應(yīng)用情況下齡，可以達(dá)到屋83％的轉(zhuǎn)丹換效率。晨PCB約設(shè)計(jì)也會對館電路性能有挺比較大的影贈響。一般而魄言高頻部分楚的走線應(yīng)該津盡可能的短駐而粗，對地昌的過孔盡可行能的大而多羞，在CP2泰126的相闊關(guān)資料中對掃此都有比較廚詳細(xì)的說明乒。修2、內(nèi)千置輸出開路桌保護(hù)電路劍在應(yīng)用吃中，有可能奏出現(xiàn)LED夠的開路故障夠情況，在這材種情況下，街由于CS引折腳的反饋電伐壓始終為0檔，如果沒有泛保護(hù)電路，僑這種升壓型辰的電路就會碗一直升壓直梨到內(nèi)部的開洞關(guān)管被擊穿則而損壞。所紋以，沒有內(nèi)鞋置開路保護(hù)稼電路的芯片唯會要求外部米增加一個(gè)Z則ener二爛極管，利用們它的擊穿來列保護(hù)內(nèi)部的聯(lián)開關(guān)管。保擇護(hù)電路如下主：客顯而易胞見，這樣的矮保護(hù)電路又述增加了系統(tǒng)承的成本和P綱CB板的面擇積，另一種糊保護(hù)方式是樓增加一個(gè)引猜腳，采用如趙SOT23聯(lián)－6L的封費(fèi)裝，對VO逗UT的電壓嘗采樣并進(jìn)行粉檢測。CP澡2126的香設(shè)計(jì)可以保岡證外圍應(yīng)用旋電路無須做蹈任何改動(dòng)，凡在LED開闊路的情況下榴芯片依然不鬧被損壞，當(dāng)賣故障狀態(tài)解兩除后，芯片鉤又可以正常院工作。并聯(lián)驅(qū)動(dòng)視雖然串翻聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路飄具備了效率慶高的優(yōu)點(diǎn)，旅但是整體的斬解決方案需起要一個(gè)電感慶和一個(gè)肖特代基二極管，別這又額外的脊增加了系統(tǒng)吩成本，使得塘最終的綜合籌成本和并聯(lián)債相比，并不惕一定有優(yōu)勢懂。同時(shí)，貼銀片電感的體哄積較大，一乓般有5.2驗(yàn)mm*5.大2mm大小令，同時(shí)還有岸可能產(chǎn)生E沿MI干擾。延固定模式格并聯(lián)驅(qū)動(dòng)電剖路巾早期的謝并聯(lián)驅(qū)動(dòng)電然路只是解決五了LED所晉需要的電壓照問題，它把籍電池電壓統(tǒng)卸一通過電荷陸泵的方式升卸壓到5V或賽者4.5V貨的這樣一個(gè)耽固定的電壓輕，然后每一抽個(gè)LED通切過串聯(lián)一定雙的電阻阻值遭來控制LE算D的電流。桐電荷泵職電路的一個(gè)烏基本缺點(diǎn)在逼于，在給定紐的輸出電壓捏要求情況下水，隨著輸入格電壓的變化主，轉(zhuǎn)換效率注變化很大，蘇理論上，兩濫倍電荷泵電延路所能達(dá)到紐的最高效率傷為：Eff林=VOUT引/(2菌*VIN)敏*100%籮例如，柴當(dāng)VIN=提3.1V，非VOUT=叮5V時(shí)，效盟率可以達(dá)到晃83.3%紙，由于內(nèi)部傭器件的損耗懇，一般也可昏以達(dá)到80泰％以上。溪但是，檔當(dāng)VIN=雷4.2V,戰(zhàn)VOUT=碌5V時(shí)，理漿論效率最高哲就只有59會.5%。鵝從圖中杠可以看到，汽CP212癢8外圍元件液只需要三個(gè)艱電容，根據(jù)兇驅(qū)動(dòng)LED值燈的數(shù)目的床不同，需要呈1到5個(gè)電松阻，和串聯(lián)爛驅(qū)動(dòng)電路相禾比，雖然具教有效率不高榨的缺點(diǎn)，但希是外圍元件慎的成本和所割占PCB面摩積都比較小斬，還可以說蠶是相當(dāng)?shù)统裳颖镜囊粋€(gè)解偶決方案。餓混和模式并壓聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路抽為了能對夠和串聯(lián)驅(qū)漂動(dòng)相抗衡，村并聯(lián)驅(qū)動(dòng)電蛇路要重點(diǎn)解勢決兩個(gè)問題對：一個(gè)是效河率，一個(gè)是儲電流匹配。虧為了提高效僑率，非常有挺必要引入新侄的工作模式日。在這種情茂況下，驅(qū)動(dòng)咱電路所產(chǎn)生劉的輸出電壓煤不再是一個(gè)辱固定值，而吃是一個(gè)適當(dāng)避的并且可以紀(jì)驅(qū)動(dòng)LED建的電壓值。竭一般來說，等白光LED隙在工作電流慎為20mA犯時(shí)，正向?qū)е就妷阂话汶`在3.1～說3.5V左什右。鋰電池與的額定電壓勉為3.6V魯或3.7V槽，充滿電后斷的電壓一般賠在4.2V班～4.3V程，鋰離子電鐵池允許深度股放電到2.憶7V，但是貨在實(shí)際應(yīng)用負(fù)中，一般手倒機(jī)設(shè)置的強(qiáng)晶制關(guān)機(jī)電壓銷為3.6V錦左右（不同受整機(jī)廠商設(shè)犁定的強(qiáng)制關(guān)千機(jī)電壓可能醬不同）。在頑電池充滿電繭后，這個(gè)電吐壓足以直接撲驅(qū)動(dòng)LED理，在這種情見況下，電荷迎泵電路不工匠作，電池的斜電壓通過一暑個(gè)開關(guān)直接暖到VOUT質(zhì)然后驅(qū)動(dòng)L退ED。而隨雙著電池的放爺電，電池電富壓會逐步降找低，當(dāng)降低感到一定的程解度不足以直殿接驅(qū)動(dòng)LE咳D時(shí)，電荷犁泵電路開始貫工作。所以非集成多種驅(qū)鑰動(dòng)模式成為稱背光驅(qū)動(dòng)的緩主流解決方托案，即所謂氣集成1倍模舒式和1.5女倍模式，并社且在盡可能舞的情況下，配讓電路工作撲在1倍的直捧通模式下。讀啟攀新推出自的CP21鉗30/1/桶3，很好的嘗解決了這兩評個(gè)問題。其拆中CP21禽30可以最沫多驅(qū)動(dòng)5個(gè)樓LED，C廈P2131皆可以最多驅(qū)酷動(dòng)3個(gè)LE謙D，CP2晨133可以鄭最多驅(qū)動(dòng)4凡個(gè)LED。腐哈樹同樣，爐對于系統(tǒng)應(yīng)緩用而言，最題關(guān)心的指標(biāo)殲仍是效率和鏈LED電流聰匹配度。所粱謂效率，盡棍可能的工作件在1倍模式牢能夠顯著提樹高整個(gè)電池填工作電壓范絡(luò)圍的電源轉(zhuǎn)譜換效率。課1、效抗率仆對于關(guān)半注的效率問潤題，CP2工130/1懂/3實(shí)現(xiàn)了兇兩種工作?；沂阶赃m應(yīng)動(dòng)癥態(tài)切換（即承根據(jù)電池電壓壓和LED祝實(shí)際導(dǎo)通壓者降判斷），毀而不是固定型電壓點(diǎn)切換商（即只考慮校電池電壓）仆，從而顯著籌提高了效率妙。只要電池耀電壓比LE荷D的工作電夾壓高350恭mV至55澡0mV（根傅據(jù)EN1和喚EN2的引神腳設(shè)定不同讀而不同）時(shí)絡(luò)，CP21奪30/1/雄3就可以工候作在相對效何率較高的一般倍模式下?？葓D示為盟典型應(yīng)用情羅況下CP2德130/1燭/3的工作時(shí)效率。可以把看到效率根稍據(jù)工作模式抵的不同，是喉一個(gè)兩段的廁折線圖，8職0％的電池摔能量在3.忙6V～4.三1V之間，銷在這個(gè)電壓爛范圍內(nèi)可以竿獲得平均8繼0％以上的錢工作效率。率2、電勞流匹配度冊和串聯(lián)緩驅(qū)動(dòng)相比，抬并聯(lián)驅(qū)動(dòng)要鎮(zhèn)解決的一個(gè)宣重要問題就懸是各個(gè)LE竭D間的電流沈匹配，由于亞LED的發(fā)缺光亮度是和割它的工作電鍬流相關(guān)的，吧不一樣的電甜流會導(dǎo)致顯隔示屏的亮度畏不均勻。對爛于并聯(lián)驅(qū)動(dòng)為的LED，怕在實(shí)際應(yīng)用悔中，LED卡由于批次的令不同和個(gè)體睛差異，在同隸樣工作電流斷情況下的正碗向?qū)▔航党滩煌?，可能倘會?0m葵V－200疲mV左右的與電壓差值，劑這要求在設(shè)痰計(jì)內(nèi)部的電治流控制電路稱時(shí)需要考慮短到這個(gè)差異漸。CP21衡30/1/階3采用申請養(yǎng)了國家專利退保護(hù)的Au校to-Mi束rror技味術(shù)，可以使毯得各并聯(lián)白拔光LED電餐流匹配度幾冊乎不隨白光趴LED導(dǎo)通幸壓降的差別篩而變化。即槳使導(dǎo)通壓降俗差在50m煉V－200賺mV之間，嶄LED的電悄流匹配度仍石然可以達(dá)到熔2%以內(nèi)。至上圖是咳一種典型應(yīng)朋用情況，C挽P2130它/1/3采汪用QFN攤3mm*3扁mm16名引腳的封裝胸，同時(shí)外圍蘭元件相當(dāng)簡衰單，只需要獄四個(gè)電容。司3、支遙持PWM調(diào)勉光裙目前調(diào)朗光方式主要伏有兩種，一娃種是通過改制變LED的郵直流工作電堡流的方式來蜂調(diào)整亮度，菊例如，有的軍芯片通過設(shè)堪置內(nèi)部的寄明存器來直接扯設(shè)置LED蛛的直流工作而電流，從而瓦達(dá)到不同的岔亮度臺階，膜這種方式的狹缺點(diǎn)是可能離會產(chǎn)生色移甜。所謂的白美光ＬＥＤ，肝其實(shí)是利用寧一種作為其俯管芯的藍(lán)光弓ＬＥＤ所發(fā)眨出的短波長薪紫藍(lán)光，激構(gòu)發(fā)涂布于輸仔出光學(xué)透鏡償內(nèi)壁的熒光跑材料，進(jìn)而碑產(chǎn)生波譜較撕寬的白色復(fù)光合光。在非威額定電流工證作情況下，暑LED所產(chǎn)敬生的光譜會衣有變化，導(dǎo)危致最終的白勾光有色移。宰而另一種方李式就是PW襖M調(diào)光，利袖用人眼的視叔覺暫停原理陣，以一定的催頻率和占空以比來周期性狠的控制白光劑LED的導(dǎo)頓通電流在零反電流倒額定敬工作電流之瞧間來回切換場，從而調(diào)整荒亮度，這種轉(zhuǎn)調(diào)光方式就蟲不會產(chǎn)生色姑移。在應(yīng)用糠時(shí)，為了確疑保人眼看不味到LED周承期亮滅的情紛況，PWM專調(diào)光的頻率耗一般要大于嚼100Hz夫，CP21瓜30/1/棒3可以支持幸0～50K穴Hz的調(diào)光授頻率范圍，秒這樣大大方獄便了系統(tǒng)的夜設(shè)計(jì)。并且勇由于芯片優(yōu)潮越的環(huán)路控傷制特性，保滔證了調(diào)光過稼程的平穩(wěn)，妥消除了可能按潛在的噪聲光干擾。躺同時(shí)對城于第一種調(diào)父光方法，C枝P2130盒/1/3也模設(shè)置了滿量銜程、2/3詢量程和1/驗(yàn)3量程