探討小型LCD背光的LED驅動(dòng)電路設計

去幾年來(lái)，小型彩色LCD顯示屏已經(jīng)被集成到范圍越來(lái)越寬廣的產(chǎn)品之中。彩色顯示屏曾被視為手機的豪華配置，但如今，即便在入門(mén)級手機中，彩屏已成為一項標配。幸好，手機產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟規模性(全球手機年出貨量接近10億部)降低了LCD彩色顯示屏的成本，并使它們集成在無(wú)論是便攜醫療設備、通用娛樂(lè )遙控器、數字相框/圖像查看器、教育玩具，或是最新具有WiFi功能的VoIP無(wú)繩電話(huà)等其他產(chǎn)品中都具有吸引力。

彩色LCD顯示屏需要白色背光，以便用戶(hù)在任何光照環(huán)境下都能正常地觀(guān)看。這個(gè)背光子系統包括1個(gè)高亮度白光發(fā)光二極管(LED)陣列、1個(gè)擴散器(diffuser)以擴散光線(xiàn)和1個(gè)背光驅動(dòng)器將可用電能穩壓為恒定電流以驅動(dòng)LED.一塊1到1.5英寸的顯示屏可能包含2到4個(gè)LED,而一塊3.5英寸顯示屏則可能輕易地就包含6到10個(gè)LED.對于LED而言，其光輸出與電流成正比，而且由于LED具有非常陡峭的電流-電壓(I-V)曲線(xiàn)，流過(guò)LED的電流緊密匹配是非常重要，這樣才能確保均衡背光，因為L(cháng)ED通常分布在LCD顯示屏的一邊。此外，也需要軟件控制讓用戶(hù)調節亮度，以及針對周?chē)庹窄h(huán)境作出補償。根據流經(jīng)LED電流的不同，LED的色點(diǎn)(color point)可能會(huì )漂移。因此，將LED電流設定為固定值并對LED進(jìn)行脈寬調制以降低平均光輸出就很普遍。要在手持產(chǎn)品設計中集成小型彩色LCD顯示屏并進(jìn)而實(shí)現成本、性能和電池壽命的恰當平衡，存在著(zhù)一系列需要考慮的因素。

電池供電產(chǎn)品需要優(yōu)化的LED驅動(dòng)電路架構，這些架構要處理并存的多項挑戰，如空間受限、需要高能效，以及電池電壓變化-既可能比LED的正向電壓高，也可能低。常用的拓撲結構有兩種，分別是LED采用并聯(lián)配置的電荷泵架構/恒流源架構和LED采用串聯(lián)配置的電感升壓型架構。這兩種方案都有需要考慮的折衷因素，如升壓架構能夠確保所有LED所流經(jīng)的電流大小相同但需要采用電感進(jìn)行能量轉換，而電荷泵架構使用小型電容進(jìn)行能量轉換，但所有LED并聯(lián)排列得太過(guò)緊密以致電流匹配成為均衡背光所面對的一項棘手問(wèn)題。圖1展示了這兩種架構的示例。

圖1:電荷泵和電感LED驅動(dòng)器電路圖。