手機白光LED驅動(dòng)電路的設計方法及實(shí)現

　　手機中白光LED驅動(dòng)電路經(jīng)常使用兩種架構：LED以串聯(lián)方式連接的電感升壓轉換電路;每顆LED都通過(guò)穩定的電流源驅動(dòng)的電荷泵驅動(dòng)器。電感解決方案可以帶來(lái)最佳的整體效率，而電荷泵方式由于使用小型陶瓷電容作為能量轉換器件，因此體積最小。圖1和圖2分別給出了兩種驅動(dòng)架構的典型應用電路。當前，功率LED的效率不斷地得到提高，降低了背光LED的功耗，因此可以用更少的LED提供更高的光輸出。這意味著(zhù)兩、三年前需要4顆LED提供背光的1.5寸屏幕，現在只需兩顆功耗只有一半的LED就能夠得到相同的性能。

　　圖2：基于NCP5604A的電荷泵LED驅動(dòng)電路。

　　為了滿(mǎn)足這個(gè)需求，就需要一顆能夠驅動(dòng)兩個(gè)LED的新產(chǎn)品，并能以相當低的電流支持屏幕背光的低功耗待機運行。為了解決這個(gè)問(wèn)題，NCP5602/12系列電荷泵LED驅動(dòng)器件設計成可以支持超低電流的ICON模式，同時(shí)能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的單線(xiàn)式或傳統的I2C串行總線(xiàn)提供兩顆LED的普通背光功能。除了支持最新的輕薄封裝趨勢外，這些產(chǎn)品也在設計上采用新的極薄型LLGA微封裝技術(shù)(2×2×0.55mm)來(lái)支持超薄應用。此外，部分改進(jìn)的LED材料與設計擁有更低的正向電壓(由3.6V降低到3.1V)，因此對電感解決方案來(lái)說(shuō)，相同的功率可以驅動(dòng)更多的LED.而更復雜的LED驅動(dòng)器件，如NCP5604A/B就擁有更多的電壓轉換模式選擇，提供更優(yōu)化的功率轉換，同時(shí)集成電流源的功率耗損也更低，在手機電源所使用的鋰離子電池的大部分工作時(shí)間內達到85%的轉換效率(PLED/Pin)。

　　LED閃光燈已經(jīng)成為照相手機必備的配置，為此安森美開(kāi)發(fā)出了NCP5608多重模式電荷泵LED驅動(dòng)器，能夠驅動(dòng)4顆LED用于主屏幕與子屏幕的背光，以及可以提供用于驅動(dòng)1W功率LED的高達400mA的高電流輸出。這些功能在設計上共用一個(gè)高效率的電荷泵轉換電路，以便將外接電容的數目降到最低。

　　由于空間有限，特別是新型超薄直板手機以及翻蓋手機，因此這款器件采用4×4×0.75mm的QFN封裝。為了將控制驅動(dòng)器所需的連線(xiàn)數降到最低，該器件采用了兩線(xiàn)I2C數據總線(xiàn)作為控制配置接口。在驅動(dòng)閃光燈LED上提供有4個(gè)專(zhuān)用通道，讓引腳能夠以并聯(lián)方式驅動(dòng)一個(gè)高功率LED,或用來(lái)驅動(dòng)數個(gè)以較低電流工作的閃光燈LED.

　　LED 驅動(dòng)電路無(wú)法省略限流的裝置，限流裝置的阻抗越大，提供給LED驅動(dòng)電流的條件越好。但是此類(lèi)元件應具備自身承擔的分壓高，但功耗要小的特性，否則將使具有較高效率的LED 因為驅動(dòng)電路的工作功耗太大而使總體系統的效率大為降低，有悖于節能高效的宗旨。所以應該采用電容、電感或有源開(kāi)關(guān)電路等高效電路，取代電阻或串聯(lián)穩壓電路來(lái)作為L(cháng)ED 驅動(dòng)器的限流主電路，這樣才能保證LED 系統的高效率。

　　應用展望

　　當許多新興的多媒體與數據服務(wù)變得越來(lái)越普遍，手機設計工程師也將持續面臨需要集成更多功能(例如更大的屏幕、百萬(wàn)像素成像器件、視頻處理以及應用協(xié)處理器等)的挑戰，同時(shí)還得滿(mǎn)足移動(dòng)手機用戶(hù)對待機與通話(huà)時(shí)間的要求，以及使用者對更長(cháng)的視頻播放、游戲與網(wǎng)絡(luò )瀏覽的期望，這些都將需要更長(cháng)的顯示屏使用時(shí)間。幸運的是，高亮度LED效率以及創(chuàng )新性L(fǎng)ED驅動(dòng)器件的改進(jìn)將能夠幫助設計工程師滿(mǎn)足這些需求，同時(shí)還能符合消費者對重量與尺寸的期望。

　　目前手機彩屏背光主要采用白光LED(WLED)，WLED 驅動(dòng)器的功能就是要向WLED 提供恒定電流，減少電池電壓變化時(shí)所引起led 亮度的變化以及不同led 之間的亮度不匹配。這樣的WLED 驅動(dòng)器隨著(zhù)時(shí)間的不同，不同的架構先后在手機中得到了大規模的應用。從2003~2005 年，在手機中流行使用的是電感升壓型WLED 驅動(dòng)器;2005~2007 年大規模使用的是分數電荷泵型WLED 驅動(dòng)器;到2007 年初嶄露頭角、2008 年逐步流行的低壓降恒流型WLED 驅動(dòng)器，經(jīng)歷了一系列的發(fā)展歷程。