LCD液晶背光用白光LED驅動(dòng)解決方案

LCD目前較常采用CCFL作為背光光源，但因CCFL背光驅動(dòng)線(xiàn)路復雜，要求驅動(dòng)電壓高及演色性能力等因素，再加上背光的光源是系統中耗電量最大的部分，所以在功率限制日趨嚴苛的情況下，目前已逐漸被產(chǎn)業(yè)討論將使用LED作為代替。

為滿(mǎn)足節能及環(huán)保的需求，針對不同應用與不同的功耗范圍，全球許多政府及能源機構的各種新的能耗標準也紛紛出爐。同時(shí)，更加嚴格的規范也在制定中。降低能耗成為一項無(wú)法回避的重要議題，所以對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(xiàn)，一般利用一個(gè)電壓電源和一個(gè)整流電阻器，來(lái)確定產(chǎn)生預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 )導致LED電流的變化。

假設固定電壓為3。6V、電流為20mA，當電壓變?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。所以正向電壓出現較大變化時(shí)，會(huì )導致更大的正向電流變化，另外，壓降和功耗也都會(huì )浪費功率和降低電池使用壽命。第二種方法是利用固定電流來(lái)驅動(dòng)LED。固定電流可消除正向電壓變化所導致的電流變化，因此，可產(chǎn)生固定的LED亮度。利用固定電流只需要調整通過(guò)電流檢測電阻器的電壓，而不用調整電源的輸出電壓。

電源電壓和電流檢測電阻值決定了LED電流，在驅動(dòng)多個(gè)LED時(shí)，只需串聯(lián)就可以在每個(gè)LED中達到固定電流。而在驅動(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 )導致效率降低和電流失配。

由于便攜式應用中，電池的使用壽命是整體應用關(guān)鍵。所以L(fǎng)ED驅動(dòng)器必須達到高效性。不過(guò)，LED驅動(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。而對于LED驅動(dòng)器來(lái)說(shuō)，輸出功率并非是相關(guān)參數，反而預期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(lái)得到答案。

過(guò)壓保護

在固定電流模式中，LED驅動(dòng)組件必須提供過(guò)壓保護功能。無(wú)論負載是多少，都可產(chǎn)生固定電流。但如果負載電阻增大，相對的電源的輸出電壓也必須隨之增加。當電源檢測到過(guò)大的負載電阻，或負載斷開(kāi)的話(huà)，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，在驅動(dòng)器里就必須提供過(guò)壓保護。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。當出現過(guò)壓時(shí)，輸出電壓會(huì )提高到Zener二極管擊穿點(diǎn)，并通過(guò)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，可以穩當地提供輸出電流。

另外，也可以利用監控輸出電壓，在達到過(guò)壓前關(guān)閉電源。當過(guò)壓的情況出現時(shí)，LED驅動(dòng)器可以降低功耗，并延長(cháng)電池使用壽命。

PWM調光

許多便攜式LCD背光應用都需要有限度地調節亮度。在這一部份可以采用兩種調光方式，就是模擬或PWM的方法。采用模擬調光，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LED顏色偏移，并需要采用模擬控制信號，因此，這種模式一般來(lái)說(shuō)使用率并不多。而利用PWM調節亮度的關(guān)鍵是，為確保使用者的眼睛看不到PWM脈沖現象，PWM信號的頻率必須高于100Hz，最大PWM頻率是取決于電源激活與響應時(shí)間。

負載斷開(kāi)

負載斷開(kāi)是LED驅動(dòng)電源中一個(gè)經(jīng)常被忽視的功能，因為在電源失效時(shí)，可以利用負載斷開(kāi)將LED與電源斷開(kāi)。這種功能在下列兩種情況下是相當重要的，那就是斷電和PWM調光。例如：在升壓轉換器斷電期間，負載仍然透過(guò)電感器和二極管與輸入電壓相連接。因為輸入電壓仍然與LED連接的情況下，總電源已經(jīng)失效，仍舊會(huì )繼續產(chǎn)生小電流，當長(cháng)時(shí)間出現漏電流現象將會(huì )縮短電池壽命。另外，負載斷開(kāi)在PWM進(jìn)行亮度控制時(shí)也很是相當重要。因為在PWM不運作期間，電源在失效的情況下，但輸出電容仍然與LED連接。

如果沒(méi)有負載斷開(kāi)的話(huà)，輸出電容仍舊會(huì )提供LED電源，直到PWM再次打開(kāi)電源。因為電容在每個(gè)PWM循環(huán)開(kāi)始時(shí)，都會(huì )出現放電的現象，一次電源必須在每個(gè)PWM循環(huán)開(kāi)始時(shí)，將輸出電容器充電，所以，會(huì )在每個(gè)PWM循環(huán)出現時(shí)產(chǎn)生突波脈沖。突入的電流會(huì )造成系統效率降低，并在輸入總線(xiàn)上出現瞬時(shí)電壓。而如果具有負載斷開(kāi)功能的話(huà)，LED就會(huì )從電源斷開(kāi)，這樣當電源失效時(shí)，就不會(huì )出現漏電流，而且在PWM進(jìn)行亮度調整的循環(huán)間，輸出電容器都是充滿(mǎn)的。

目前，全球各大業(yè)者正在積極開(kāi)發(fā)結構更加完整、背光效率更高的白光LED驅動(dòng)電路。所以由于移動(dòng)電話(huà)繼續朝著(zhù)多功能智能化的方向發(fā)展，因此，預計LED驅動(dòng)器的需求量會(huì )持續增加。例如：目前普通的移動(dòng)電話(huà)一般只采用2至4顆LED驅動(dòng)器，但功能更加豐富的雙屏幕照相手機需要7～9顆LED驅動(dòng)器，才可滿(mǎn)足燈光方面的要求。

Supertex第二代高電壓LED驅動(dòng)芯片HV9911

Supertex第二代高電壓LED驅動(dòng)芯片HV9911，提供了工程師在進(jìn)行LCD用三原色背光、汽車(chē)照明和電池驅動(dòng)LED燈等產(chǎn)品背光設計的應用。HV9911是閉合環(huán)路的開(kāi)關(guān)模式LED驅動(dòng)IC設計，用于LED電流和對脈寬調整調光有良好瞬時(shí)反應。在需要多個(gè)LED驅動(dòng)器時(shí)，可同步防止系統分諧波振動(dòng)。

HV9911還提供斜率補償，來(lái)達到允許在固定頻率模式具有更寬的工作范圍和一個(gè)內部調節器用于低電壓和高電壓應用。

NS小型白色LED驅動(dòng)芯片LM2751

國家半導體（NS）型號為L(cháng)M2751的小型白光LED驅動(dòng)器，可在2。8伏至5。5伏間的輸入電壓范圍內，提供4。5伏及5。0伏穩壓輸出的固定頻率開(kāi)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(wú)需加設電感器，但需另加四顆陶瓷電容器。

LM2751適用于白色LED顯示器和鍵盤(pán)背光系統，及通用升壓或降壓／升壓穩壓器等多種不同的應用。LM2751芯片可以利用固定頻率進(jìn)行預先穩壓，穩壓輸出的準確度極高，誤差不會(huì )超過(guò)正負3％，峰值效率達90％以上，確保隨著(zhù)輸入電流混入系統內的噪聲可以減至最少，且其開(kāi)關(guān)頻率可以預測。并可選擇設定725kHz、300kHz、37kHz或9。5kHz等的開(kāi)關(guān)頻率。

Linear白光LED驅動(dòng)芯片LT3486

LinearTechnology的雙信道升壓LT3486，恒定電流驅動(dòng)16顆白光LED（每信道8顆串行LED），除可提供PWM調光，亦可保持LED于固定發(fā)光顏色。適合便攜式產(chǎn)品與汽車(chē)的顯示屏幕背光應用等產(chǎn)品。

LT3486由PWM驅動(dòng)器之工作周期控制來(lái)進(jìn)行調光，達到1000：1調光范圍，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)獨立轉換器，能由2。5V～24V的輸入電壓，驅動(dòng)不對稱(chēng)的LED字陣，效率達85％。轉換器切換頻率可以利用一個(gè)單一電阻在200kHz及2MHz間進(jìn)行設定。其它特性尚包括內部軟激活、突波電流限制及開(kāi)路LED保護等。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驅動(dòng)芯片AIC1848

沛亨半導體針對手機、PDA、數碼相機等便攜式電子產(chǎn)品的小體積且高效能的電源需求，推出并聯(lián)式白光LED的驅動(dòng)芯片AIC1848。AIC1848采用兩倍電荷泵（2XCharge-Pump）提供穩定的5V輸出電壓，并以定電壓的方式驅動(dòng)并聯(lián)多顆白光LED，操作頻率高達1。8MHz。

AIC1848僅需使用三顆陶瓷電容，并不需使用電感，節省更多的設計空間。此外，AIC1848內設過(guò)電流（OCP）及熱關(guān)機（ThermalShutdown）的功能，使白光LED驅動(dòng)電路具備更可并且更穩定的工作系統，提供便攜式系統設計人員并聯(lián)式白光LED最具競爭力的電源解決方案。

東芝白光LED驅動(dòng)芯片TB62752AFUG

東芝最大可驅動(dòng)8個(gè)白光LED的高效率、高精度、高耐壓、低電耗的LED驅動(dòng)芯片TB62752AFUG，TB62752AFUG采用了BiCD制程技術(shù)，內設了過(guò)電壓保護的功能（OVP），最大耐壓電壓為40V，在出現過(guò)高電壓的情況下，立即切斷內部電路，以保護芯片、白光LED及應用產(chǎn)品的安全，整體電源轉換效率高達80％以上，電流誤差值為5％左右。

TB62752AFUG采用了高互換性PIN角的設計?？商峁┍銛y式電玩、移動(dòng)電話(huà)、數碼相機等內建液晶面板背光驅動(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驅動(dòng)芯片AP3008

BCD串聯(lián)式升壓式的白光LED驅動(dòng)芯片AP3008，能滿(mǎn)足LCD背光均勻、低成本、高性能、恒流等要求，從價(jià)格上能滿(mǎn)足客戶(hù)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、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、輸出驅動(dòng)及功率開(kāi)關(guān)管、過(guò)壓保護（OVP）等組成。

AP3008內置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(guò)壓保護（OVP）電路檢測PWM脈沖輸出的峰值電壓。當PWM脈沖的峰值電壓高于內部設置的閥值電壓時(shí)，過(guò)壓保護（OVP）電路動(dòng)作并使PWM開(kāi)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即可。

AP3008的基準電壓不是直接采用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A(yíng)P3008采用的高頻36VBipoler制程，在耐壓上遠高于一些CMOS制程的升壓DC/DC變換器。AP3008在輸入3。2V時(shí)，它可以驅動(dòng)4個(gè)白光LED，輸出電流最大可達20mA；在輸入5V時(shí)，它可以驅動(dòng)6個(gè)白光LED，輸出電流最大可達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驅動(dòng)芯片AS3691

austriamicrosystems白光LED驅動(dòng)芯片AS3691，能讓設計人員僅透過(guò)外部電阻就能設定每個(gè)LED信道的運作電流，而LED的亮度則可由四個(gè)獨立脈沖寬度調節輸入組件控制。每顆AS3691芯片中皆整合了四個(gè)獨立運作的電流組件，因此能選擇同時(shí)驅動(dòng)四個(gè)白光LED，可各自輸入400mA的電流，或是僅驅動(dòng)一個(gè)白光LED輸入1。6安培的電流。AS3691的線(xiàn)性驅動(dòng)器能避免電感升壓器所衍生的種種問(wèn)題，例如電磁干擾或LCD屏幕品質(zhì)的影像閃爍等問(wèn)題。為提升應用的功率效益，該組件每個(gè)信道都含有一個(gè)回饋輸出端，能簡(jiǎn)單調整一個(gè)或多個(gè)外部電源，將整體消耗功率降至最低。

AS3691電流精準度達0。5％，相當適用于采用RGB背光的液晶屏幕等精密的色彩管理應用。此外，AS3691還能搭配各種彩色LED設定，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。

CatalystSemiconductor高效白光LED驅動(dòng)芯片CAT3691

CatalystSemiconductor擴展其固態(tài)照明產(chǎn)品系列，推出一種新型高效白光LED驅動(dòng)。CAT3691穩壓電荷泵可為大尺寸平面、雙LCD顯示提供一致無(wú)閃爍現象的背光照明。

CAT3691取代了傳統高亮度背光所需的電感升壓電路，從而簡(jiǎn)化了系統設計。由于輸出電流大，CAT3608還可用于驅動(dòng)主副屏幕手機顯示，或主顯示屏加低功率相機閃光。每路LED的獨立控制實(shí)現了主顯示屏的4個(gè)LED和副顯示屏的2個(gè)LED的PWM變暗和待機模式。為了降低電池消耗，該組件還具有完全系統關(guān)機功能，使得功耗降低到不足1μA。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針對鋰電池系統進(jìn)行了優(yōu)化，可以最大限度保證功率傳輸，效率高達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、智能電話(huà)、PDA和數字相機中的白光LED驅動(dòng)。

Vishay高效率白光LED驅動(dòng)芯片SiP12401

針對高效率白光LED驅動(dòng)應用，Vishay推出了兩款白光LED驅動(dòng)芯片SiP12401，能讓手機和數字相機等便攜式電子設備中的LCD顯示屏白光LED背光等應用中提供高效的可控亮度，效率達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(lái)驅動(dòng)串聯(lián)的白光LED，無(wú)需使用鎮流電阻。該組件支持范圍介于1。8V～5。0V的輸入電壓。采用具有內部頻率補償的電壓模式PWM設計，以幫助減少整體組件數從而實(shí)現更小、更輕的終端產(chǎn)品設計。為延長(cháng)電池使用時(shí)間，SiP12401和轉換頻率為600kHz的PWM模式分別可實(shí)現80％和75％的高典型效率。LED電流可在外部加以調節，以實(shí)現對強度的模擬控制。邏輯控制的待機電流僅為1微安。

Maxim480mA白光LED倍壓芯片MAX1576

Maxim的MAX1576白光LED倍壓芯片，可提供480mA白光LED1x/1。5x/2x電荷泵，用于背光和照相機閃光燈白光LED驅動(dòng)。

MAX1576電荷泵可驅動(dòng)多達8個(gè)白色LED，具有恒定電流調節以實(shí)現統一的光強度。能夠以30mA的電流驅動(dòng)每個(gè)主組（LED1-LED4）LED，用于背光。閃光燈組LED（LED5-LED8）是單獨控制的，并能夠以100mA驅動(dòng)每個(gè)LED（或者總共400mA）。通過(guò)使用自適應1x/1。5x/2x電荷泵模式和超低壓差的電流調節器，MAX1576能夠在1節鋰電池的整個(gè)電壓范圍內實(shí)現高效率。1MHz的固定頻率開(kāi)關(guān)僅需使用非常小的外部組件。MAX1576使用兩個(gè)外部電阻設置主LED和閃光燈LED的最大（100％）電流。使用四個(gè)控制引腳，通過(guò)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的電流設置為最大電流的10％、30％或100％。ENF1和ENF2可將閃光燈LED的電流設置為最大電流的20％、40％或100％。另外，將每一對控制引腳連接到一起可實(shí)現單線(xiàn)、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驅動(dòng)芯片NCP5603

安森美半導體（ONSemiconductor）所推出的高亮度白光LED驅動(dòng)芯片NCP5603，是針對手機、相機與其它便攜式消費類(lèi)電子產(chǎn)品中照明或閃光燈應用。NCP5603透過(guò)一個(gè)充電泵架構，搭配兩個(gè)外加陶瓷電容來(lái)提供電源轉換功能，并免除電源轉換時(shí)需要大型笨重電感器的問(wèn)題，采用DFN-10封裝供貨，大小僅3mm？mm？。9mm，其占用面積相當有限，非常適用于厚度較薄的便攜式消費電子產(chǎn)品應用。新LED驅動(dòng)器可藉由2。7V～5。5V電池電壓輸入提供給負載穩定的電壓輸出，具備1X、1。5X與2X自動(dòng)運作模式，讓運作效率可達到90％，使得它特別適用于需要較長(cháng)電池使用時(shí)間的低成本低耗電應用中高電流LED驅動(dòng)，由于這顆組件能夠容忍高達350mA的高輸出電流脈沖，因此可用來(lái)推動(dòng)功率達1W的高亮度LED，帶來(lái)更高的相機閃光燈效率與更佳的畫(huà)質(zhì)，組件同時(shí)還擁有PWM/EN輸入接腳，適合用來(lái)作為點(diǎn)亮控制用途。此外，由于NCP5603不需外部電感來(lái)儲存能量，因此還能夠作為低成本小型升壓式直流─直流轉換器，提供給手機、MP3播放機或數碼相機等空間受限應用的4。5V或5V固定電壓輸出。

Arques白光LED驅動(dòng)芯片支持兩個(gè)LCD背光及FlashLED

ArquesTechnology的AQ913X系列與AQ914X系列白光LED驅動(dòng)器，可利用雙信道、雙增益的chargepump來(lái)調節電流，適用于小尺寸LCD顯示器的LED背光源應用。這些組件可驅動(dòng)可編程輸出電流高達120mA的并聯(lián)白光LED；可操作在2。7V～6。0V的鋰離子電池輸入電壓范圍中，并帶有欠壓鎖定功能。新組件還具備650kHz的固定頻率。在典型的折疊照相手機應用中，AQ9133B可以驅動(dòng)LCD背光，包括主屏幕和副屏幕，同時(shí)按照持續點(diǎn)亮和瞬間高亮兩種模式來(lái)驅動(dòng)FlashLED。對FlashLED的驅動(dòng)可以提供預閃模式和高亮曝光模式，預閃模式下，手機的主屏幕可維持亮度。

AQ913X、AQ914X系列擁有CurrentRegulationMode以及adaptive自動(dòng)切換模式，電源電壓足夠時(shí)IC維持在LDO（1倍）模式減少輸入電流以提高效率，當LED電流不足時(shí)才自動(dòng)切換至1。5倍（Chargepump）模式，提高電池的使用效率。輸出可支持到兩信道共6個(gè)WLED，每個(gè)LEDpin最大容許電流可達50mA。