便攜式電子產(chǎn)品液晶屏背光LED驅(qū)動電路介紹

便攜式電子產(chǎn)品是指手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)、平板電腦、移動DVD(或EVD)等產(chǎn)品，配套的液晶屏尺寸較小，具有電池供電功能。由于在該類產(chǎn)品中，電池的續(xù)航時間是產(chǎn)品的一項重要參數(shù)，因此其液晶屏的背光已大量采用節(jié)能光源一大功率LED，如圖1所示，并配套高效的LED驅(qū)動電路。

在通常情況下，3英寸及其以下的LCD的背光需要2~4只高亮度白光LED，5英寸左右的ICD則需要7~9只高亮度白光LED，7英寸左右的LCD則需要約12只高亮度白光LED.同時，，在這類電器中還配套有結(jié)構(gòu)完整、工作效率高的LED驅(qū)動電路。
一、驅(qū)動電路特點
1.多采用恒流驅(qū)動方式

若要LED發(fā)光，且流過預(yù)期的正向電流，則需給LED加上一定的正向電壓，且正向電壓的小幅變化易導(dǎo)致LED電流的大幅變化。如給LED加上恒定的電壓(恒壓)理論上能讓LED的正向電流保持恒定，但實際由于受溫度、LED內(nèi)芯材料等因素影響，LED的正向電流并不一定能保持穩(wěn)定，這將導(dǎo)致其發(fā)光亮度的不穩(wěn)定。因此，在對亮度要求較高的場合，不采用恒壓驅(qū)動方式，而是采用恒定電流來驅(qū)動LED (恒流驅(qū)動)。

恒流驅(qū)動可消除因正向電壓或溫度等變化所導(dǎo)致的電流變化，從而使LED亮度保持穩(wěn)定。在實際電路中，每串LED中均串聯(lián)有一只電流檢測電阻，若要調(diào)節(jié)LED的電流，可通過改變該電流檢測電阻的阻值或電源電壓來實現(xiàn)。

2.多采用PWM調(diào)光方式

許多便攜式LCD背光都需要有限度地調(diào)節(jié)亮度。LED亮度調(diào)節(jié)有模擬和PWM兩種調(diào)光方式:模擬調(diào)光是根據(jù)LED是電流驅(qū)動器件，其發(fā)光亮度隨正向電流的增大而增大這一-特點來實現(xiàn)的，這種方式的控制電路簡單，但會出現(xiàn)LED發(fā)光顏色偏移現(xiàn)象，從而影響圖像的觀看效果，因此這一方式實際使用率并不高;PWM調(diào)光是脈沖控制LED的亮熄時間，從而調(diào)節(jié)其平均亮度，為確保使用者看不到LED的亮、熄現(xiàn)象，調(diào)光脈沖的頻率必須高于100Hz。
3.具有過壓保護(hù)功能
在恒流驅(qū)動方式中，無論負(fù)載如何變化，都可輸出固定的電流。如果負(fù)載增大，則電源輸出電壓有可能會升高。若驅(qū)動電路沒有過壓保護(hù)功能的話，那么輸出電壓可能會超出電路元件的耐壓值，極易導(dǎo)致元器件損壞。
二、代表型驅(qū)動芯片簡介
1.高電壓LED驅(qū)動芯片HV9911
HV9911是美國Supertex公司推出的第二代高電壓LED驅(qū)動芯片，采用16PIN soIC封裝，主要用于汽車照明和電池驅(qū)動LED燈等電路中。HV9911內(nèi)部集成有一個閉合環(huán)路的開關(guān)模式LED驅(qū)動器，一個負(fù)載調(diào)節(jié)運(yùn)算跨導(dǎo)放大器，對LED脈寬調(diào)光具有良好瞬態(tài)特性，其典型應(yīng)用電路如圖2所示。

2.小型白光LED驅(qū)動器LM2751
LM2751是美國國家半導(dǎo)體(NS)公司推出的一款小型白光LED驅(qū)動器，采用10PIN LLP無鉛封裝，內(nèi)置固定頻率的電荷泵，在輸人電壓為2.8V~5.5V的情況下，可穩(wěn)壓輸出4.5V或5.0V電壓，輸出電流為150mA( 4.5V )或80mA(5V)。
LM2751多用于白色LED顯示和鍵盤背光系統(tǒng)中，還用于升壓或降壓穩(wěn)壓電路中。LM2751內(nèi)部電路工作頻率可由外接元件進(jìn)行設(shè)定，具體開關(guān)頻率有725kHz、300kHz、37kHz、9.5kHz等。LM2751的典型應(yīng)用電路如圖3所示。

3.白色LED驅(qū)動芯片LT3486
LT3486是凌力爾特公司(Linear Technology)生產(chǎn)的雙通道升壓與恒流LED驅(qū)動器，可驅(qū)動16只白光LED(每個通道8只LED串聯(lián))，并具有PWM調(diào)光功能，輸人電壓為2.5V~24V，主要用于便攜式電子產(chǎn)品與汽車的顯示屏的背光系統(tǒng)中。

LT3486內(nèi)部集成有兩個獨立的轉(zhuǎn)換器以及軟啟動、突波電流限制LED開路保護(hù)等電路，可驅(qū)動不對稱的LED字陣，效率高達(dá)85%。轉(zhuǎn)換器的工作頻率200kHz或2MHz，具體值可通過外接電阻進(jìn)行設(shè)定，其典型應(yīng)用電路如圖4所示。LT3486通過PWM驅(qū)動器控制其工作周期進(jìn)行調(diào)光，調(diào)光范圍
達(dá)1000:1，由于采且固定頻率的恒流驅(qū)動模式，所以能穩(wěn)定保持LED亮度均勻。IT3486EDHC采用DFN-16封裝，LT3486EFE則采用TSSOP-16E封裝。
4.并聯(lián)式白光LED的驅(qū)動芯片AIC1848
AIC1848是臺灣沛亨半導(dǎo)體股份有限公司針對手機(jī)、PDA(掌上電腦)、數(shù)字相機(jī)等可攜式電子產(chǎn)品，推出的一款并聯(lián)式白光 LED的驅(qū)動芯片。
AIC1848采用兩倍電荷泵(2XCharge- Pump )提供穩(wěn)定的5V輸出電壓，并以恒定電壓的方式驅(qū)動多顆并聯(lián)白光LED，其典型應(yīng)用電路如圖5所示。AIC1848的工作頻率高達(dá)1.8MHz，外圍電路非常簡單，僅需外接3只陶瓷電容，不需連接電感，驅(qū)動電路占用空間很小，符合便攜式電子產(chǎn)品小體積、高效能的要求。同時，AIC1848具有過電流(oCP)保護(hù)及熱關(guān)機(jī)(Thermal Shutdown)功能，使白光LED驅(qū)動電路具有更高的可靠性與穩(wěn)定性。

5.白光LED驅(qū)動芯片TB62752AFUG
TB62752AFUG是東芝公司生產(chǎn)的一款2~8只白光LED驅(qū)動芯片，采用SOT23-6的封裝，如圖6所示。該芯片的輸人電壓為2.8V~5.5V，輸出電流為20mA，具有高效率(高達(dá)80%)、高精度(電流誤差值約為5%)、高耐壓的(最大耐壓電壓為40V)優(yōu)點，內(nèi)置有過電壓保護(hù)(OVP)電路，穩(wěn)定可靠，主要用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、可攜式游戲機(jī)等產(chǎn)品中。

6.白光LED驅(qū)動器AP3008
AP3008是BCD半導(dǎo)體公司.(BCD Semiconductor)生產(chǎn)的一款串聯(lián)升壓式白光LED驅(qū)動器，能滿足LCD背光均勻、低成本、高性能、恒流等要求。
AP3008為電流模式的升壓式DC-DC變換器，內(nèi)置功率開關(guān)管，并集成有1.25V的基準(zhǔn)電源、誤差放大器、1.2MHz振蕩器、斜波發(fā)生器、電流取樣放大器pWM及R/S觸發(fā)器、過壓保護(hù)(oVP)、輸出驅(qū)動等電路。
因AP3008內(nèi)置有UVLO電路，具有2.5V~15V很寬的工作電壓范圍。過壓保護(hù)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)置的閾值電壓時，過壓保護(hù)電路動作，關(guān)閉PWM開關(guān)電路。若要使電路重新工作，則斷電后再上電，或在④腳加上一個由低到高的信號。
當(dāng)輸人電壓為3.2V時，AP3008可以驅(qū)動4只白光LED，輸出電流最大為20mA;當(dāng)輸人電壓為5V時，它可以驅(qū)動6只白色LED，輸出電流最大仍為20mA。AP3008采用soT23-5和TSOT23-5封裝，典型應(yīng)用電路如圖7所示。

7.白光LED驅(qū)動芯片AS3691
AS3691是奧地利微電子公司(AMS)推出的白光LED驅(qū)動芯片，可通過外部電阻設(shè)定每個LED通道的工作電流，LED的亮度則由四個獨立的脈沖寬度調(diào)節(jié)器控制。因每只AS3691芯片中集成有四個獨立工作的電流控制電路，如圖8所示，故該芯片能同時驅(qū)動四路白光LED，每路輸出電流為400mA，或是僅驅(qū)動一路白光LED，但可輸出1.6A電流。

為了減少電感升壓器產(chǎn)生的電磁干擾(易造成圖像閃爍)，AS3691內(nèi)置有線性驅(qū)動器;為了提升驅(qū)動效率，該芯片內(nèi)部每個通道都設(shè)有-個回饋輸出端。AS3691采用小型QFN4 x 4封裝，工作電壓可高達(dá)15V，對LED的電流的控制精度達(dá)0.5%。
8.高效白光LED驅(qū)動芯片CAT3614
CAT3614是Catalyst Semiconductor公司推出的一-款新型高效白光LED驅(qū)動芯片，可為較大尺寸液晶屏提供無閃爍的背光照明。CAT3614的典型應(yīng)用電路如圖9所示，取消了傳統(tǒng)高亮度LED驅(qū)動所需的電感升壓電路，從而簡化了系統(tǒng)設(shè)計，非常適合手機(jī).PDA和數(shù)碼相機(jī)使用。

9.高效率白光LED驅(qū)動器SiP12401

SiP12401是威世(VISHAY)公 司針對高效率白光LED驅(qū)動而設(shè)計的，主要用于手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子設(shè)備中。SiP12401的工作電壓為1.8V~5.0V，可由鎳氫或鋰離子電池來供電，以驅(qū)動串聯(lián)的白光LED，其典型應(yīng)用電路如圖10所示。SiP12401內(nèi)置有頻率補(bǔ)償?shù)碾妷耗Ｊ絇WM電路，工作頻率可達(dá)600kHz，驅(qū)動效率可達(dá)80%，待機(jī)電流僅為1uA.

10.白光LED倍壓芯片MAX1576
MAX1576Y是一款白光LED 倍壓芯片，采用24引腳薄型QFN封裝，可提供480mA電流給白光LED。該芯片的工作頻率為固定的1MHz，僅需非常少的外部元件，就能實現(xiàn)低EMI和低輸人紋波的LED驅(qū)動，主要用于液晶屏的背光驅(qū)動和照相機(jī)閃光燈電路中。

MAX1576Y可驅(qū)動8只高亮度白光LED，如圖11所示。該電路具有恒定電流調(diào)節(jié)功能，能實現(xiàn)統(tǒng)一的光強(qiáng)度;既能以30mA的電流驅(qū)動每組(LED1~LED4、Led5~LED8)，也能以100mA的電流驅(qū)動每只LED(總電流400mA)。
另外，該芯片內(nèi)部集成有自適應(yīng)的1倍/1.5倍/2倍電荷泵和超低壓差的電流調(diào)節(jié)器，能在1節(jié)鋰電池供電的情況下高效驅(qū)動LED。MAX1576Y使用兩只外接電阻設(shè)置主LED和閃光燈LED的最大電流，使用四個控制引腳通過串行控制或每組2位邏輯控制實現(xiàn)LED亮度控制:ENM1和ENM2端可將主LED的電流設(shè)置為最大電流的10%、30%或100%， ENF1和ENF2端可將閃光燈LED的電流設(shè)置為最大電流的20%、40%或100%。另外，若將每一對控制引腳連接到一起，可實現(xiàn)單線、串行脈沖亮度控制。
11.高亮度白光LEd驅(qū)動芯片NCP5603
NCP5603是安森美半導(dǎo)體(ONSemiconductor )公司推出的高亮度白光LED驅(qū)動芯片，采用DFN-10封裝供貨，大小(長x寬x高)農(nóng)為3mm x 3mm x 0.9mm，主要用于手機(jī)、相機(jī)等可攜式消費(fèi)性電子產(chǎn)品的照明或閃光燈驅(qū)動電路中。NCP5603內(nèi)部集成有一個充電泵電路，只需外接兩只陶瓷電容C1、C2就能實現(xiàn)電壓的變換，如圖12所示，省去傳統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換所需的體積較大的電感，這樣就使得驅(qū)動電路占用的面積非常小，更能滿足可攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品對內(nèi)部空間的要求。該芯片的輸入電壓為2.7V~5.5V，經(jīng)其內(nèi)部電路轉(zhuǎn)換后可從①腳輸出穩(wěn)定的電壓，供給負(fù)載。另外，該芯片具有1倍、1.5倍與2倍自動運(yùn)行模式，其轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90%，且輸出電流高達(dá)350mA，可用來驅(qū)動功率達(dá)1W的高亮度LED，特別適合用作采用電池供電的大電流LED驅(qū)動芯片。同時，該芯片的的⑥腳為PWM/EN輸入端，用作LED驅(qū)動開/關(guān)及亮度調(diào)節(jié)控制。

此外，由于NCP5603無需外部電感來儲存能量，因此該芯片還可作為一款低成本小型升壓式DC-DC轉(zhuǎn)換器，穩(wěn)定輸出4.5V~5V電壓，供給手機(jī)、MP3播放機(jī)或數(shù)碼相機(jī)的音頻放大器。

12.白光LED驅(qū)動芯片AQ913X/4X系列
AQ913x、及AQ914x系列芯片是雅捷科技公司(ArquesTechnology)生產(chǎn)的白光LED驅(qū)動器，工作頻率為固定的650kHz，可將鋰離子電池(電壓范圍是2.9V~4.2V)的電壓調(diào)節(jié)為可以驅(qū)動白光LED的電壓(范圍是3.0V~3.6V)，并帶欠壓鎖定功能，非常適合用作小型LCD背光或閃光燈的驅(qū)動。
該系列芯片的待機(jī)功耗低(在待機(jī)狀態(tài)下的電流僅為10uA)，并采用自動切換工作模式，當(dāng)電源電壓足夠時，IC工作在LDO(1倍)模式，以減少輸入電流，并提高效率;當(dāng)LED驅(qū)動電流不足時，芯片內(nèi)部電路自動切換至1.5倍(Charge pump)工作模式，以提高電池的使用效率。
AQ913X或AQ914X系列芯片可分別驅(qū)動3只或4只并聯(lián)的白光LED，輸出的可調(diào)整電流之和可達(dá)120mA，且每只LED的驅(qū)動電流誤差小于2%，LED的發(fā)光亮度一致性好。
另外，該芯片的ISET1端外接LED電流調(diào)整電阻。在ENB端既可輸人PWM信號，對LED的亮度進(jìn)行調(diào)整，也可作為定時閃光控制端。