盤(pán)點(diǎn)熱門(mén)應用看LED驅動(dòng)技術(shù)特性大比拼

在手機應用的強勁驅動(dòng)下，高亮度(HB)LED市場(chǎng)曾于2001至2004年一直保持著(zhù)46%的驚人增長(cháng)率。正當人們擔心由于手機設備趨于飽和而導致LED市場(chǎng)推動(dòng)力逐漸疲軟的時(shí)候，照明、汽車(chē)頭燈以及液晶電視背光驅動(dòng)等LED的新興應用市場(chǎng)大量涌現，掀起了LED的又一波應用狂潮。美國市場(chǎng)調研公司Strategies Unlimited預計，到2010年，HB LED市場(chǎng)將達到83億美元，比2005年的總數超過(guò)兩倍。如此誘人的市場(chǎng)引來(lái)眾多廠(chǎng)商分食，凌力爾特、飛兆、ADI、恩智浦等廠(chǎng)商在LED驅動(dòng)技術(shù)上，都有著(zhù)不俗的表現。就電源管理領(lǐng)域來(lái)看，LED驅動(dòng)技術(shù)已然成為各個(gè)廠(chǎng)商比拼技術(shù)實(shí)力的大好舞臺。

就調光技術(shù)大做文章，背光也需“高清”
　　
對于顯示技術(shù)而言，不僅視頻信號處理上需要高清，背光調節的好壞，也直接影響著(zhù)視頻顯示效果。為了將“高清”技術(shù)進(jìn)行到底，廠(chǎng)商們在LED背光驅動(dòng)技術(shù)上也著(zhù)實(shí)下了不少功夫。

傳統上，LED的調光是利用一個(gè)DC信號或濾波PWM對LED中的正向電流進(jìn)行調節來(lái)完成的。減小LED電流將起到調節LED光輸出強度的作用，然而，正向電流的變化也會(huì )改變LED的彩色，因為L(cháng)ED的色度會(huì )隨著(zhù)電流的變化而變化。許多應用(比如汽車(chē)和LCD TV背光照明)都不能允許LED發(fā)生任何的彩色漂移。在這些應用中，由于周?chē)h(huán)境中存在不同的光線(xiàn)變化，而且人眼對于光強的微小變化都很敏感，因此寬調光范圍是必需的。通過(guò)施加一個(gè)PWM信號來(lái)控制LED亮度的做法允許在不改變彩色的情況下完成LED的調光。

人們常說(shuō)的真正彩色(True Color)PWM調光是利用一個(gè)PWM信號來(lái)調節LED的亮度。它實(shí)際上需要在滿(mǎn)電流和PWM頻率條件下進(jìn)行LED的接通和關(guān)斷操作。人眼的分辨極限是每秒60幀，通過(guò)增加PWM頻率(如提高到80~100Hz)，就能夠使人眼認為脈動(dòng)的光源是連續導通的。此外，通過(guò)調節占空比(接通時(shí)間的總量)，也可控制LED的亮度。目前，許多LCD TV設計師都需要高達3,000:1的調光比，以便針對眾多的環(huán)境光照條件進(jìn)行亮度調整。
　　
系統工程師在挑選背光源時(shí)，究竟是該選RGB還是白光LED呢？凌力爾特公司電源產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Tony Armstrong指出，背光源(RGB或白光LED)的選擇可以根據特定最終產(chǎn)品的要求來(lái)進(jìn)行。不過(guò)，采用RGB LED來(lái)替代白光LED是有正當理由的，因為前者具有更加寬廣的色譜，這將顯著(zhù)地改善圖像質(zhì)量，以挑選LCD TV為例，消費者對色彩逼真度的關(guān)注程度是最高的。然而，采用RGB LED需要一個(gè)更大、更復雜而且更昂貴的解決方案。
　　
凌力爾特的LT3476四通道LED驅動(dòng)器便是RGB LED驅動(dòng)器的一個(gè)實(shí)例。LT3476的每個(gè)通道能驅動(dòng)多達8個(gè)串聯(lián)的1A LED(紅光、綠光、藍光或白光)，因而使得LT3476能夠驅動(dòng)多達32個(gè)1A LED，并提供高達96%的效率。4個(gè)通道均可通過(guò)其獨立的True Color PWM信號來(lái)獨立運作，從而實(shí)現了其獨立調光，調光比可高達1,000:1。固定頻率、電流模式架構可在一個(gè)很寬的電源和輸出電壓范圍內實(shí)現穩定的運作。一個(gè)頻率調節引腳允許用戶(hù)在200kHz~2MHz的范圍內設置開(kāi)關(guān)頻率，以?xún)?yōu)化效率，并最大限度地縮減外部元件尺寸。其耐熱增強型5×7mm QFN封裝提供了一個(gè)非常緊湊的解決方案占板面積，很適合于大型LCD TV中常見(jiàn)的100W LED應用。
　　
除了類(lèi)似于凌力爾特的將PWM信號用作控制信號來(lái)進(jìn)行亮度調節之外，是否還有其他技術(shù)也能達到很好的調光效果呢？飛兆半導體現場(chǎng)應用工程師Brian Law有著(zhù)自己的見(jiàn)解，他認為，區分LED驅動(dòng)器和標準升壓轉換器的關(guān)鍵要求之一是LED驅動(dòng)器能夠控制LED的亮度水平。調節亮度有三種常用方法：使用SET電阻；采用PWM技術(shù)；以及線(xiàn)性調節。最簡(jiǎn)便的方法是在IC中使用外部SET電阻。雖然這是有效的方法，但卻缺乏靈活性，無(wú)法讓用戶(hù)改變光強度。采用PWM技術(shù)和線(xiàn)性調節則可對光強度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。但是這兩種方法各有缺點(diǎn)。采用PWM調暗LED會(huì )造成EMI噪聲，并引起白光LED朝向藍色光譜的色彩偏移?？赡苁禽p微的偏移，但可在敏感應用中檢測出。線(xiàn)性調節則會(huì )降低效率，并引起白光LED朝向黃色光譜的色彩偏移。至于哪種方法較優(yōu)，業(yè)界至今尚未有共識。結果是飛兆半導體開(kāi)發(fā)了最新的LED驅動(dòng)器，能夠用其中一種或結合兩種方法來(lái)調校亮度。FAN5617使用充電泵架構來(lái)驅動(dòng)三個(gè)并聯(lián)LED，并糅合了一個(gè)單線(xiàn)總線(xiàn)，讓用戶(hù)以線(xiàn)性或施加PWM信號來(lái)設置光強度。

然而，就這種“集成式”調光技術(shù)而言，飛兆并非首例。據北京思旺電子技術(shù)有限公司總裁裴石燕介紹，該公司近日推出的無(wú)電感Charge Pump型WLED驅動(dòng)IC SE3362也采用了類(lèi)似技術(shù)。SE3362內部設計有電流匹配控制電路，能有效控制LED電流，使每一路WLED的電流具有高的匹配度，以保證WLED亮度的一致性。通過(guò)外部Rset電阻可對WLED電流設定，其亮度還可通過(guò)多種方式進(jìn)行調節：
1. 使用一個(gè)直流電壓設置RSET管腳的電流，從而改變WLED電流，調節亮度；
2. 將PWM信號用作控制信號，通過(guò)占空比調節亮度；
3. 將GPIO施于控制端，通過(guò)占空比調節亮度；
4. 在RSET兩端并聯(lián)不同的轉換電阻，改變WLED電流調節亮度。
　　
該驅動(dòng)IC可同時(shí)驅動(dòng)4顆并聯(lián)的WLED，最大電流達30mA/WLED，適合用來(lái)驅動(dòng)手機、PDA、DSC和PMP等LCD屏的背光LED。

提升可操作性，閃光燈領(lǐng)域比拼人性化
　　
對于閃光燈這一應用領(lǐng)域，光是效率的提升已不足以滿(mǎn)足設備廠(chǎng)商的胃口。隨著(zhù)照相手機的普及，人們對照相性能的要求也越來(lái)越高。對于面向閃光燈應用的LED驅動(dòng)器來(lái)說(shuō)，可操作性是一個(gè)為其加分的性能，同時(shí)這也是眾多LED驅動(dòng)廠(chǎng)商們努力的方向。
　　
研諾邏輯近日推出的LED驅動(dòng)器AAT1270為設計師提供了對閃光和電影模式操作的高靈活性控制，該產(chǎn)品可通過(guò)一個(gè)獨立的外部電阻對滿(mǎn)量程閃光LED電流進(jìn)行設置。在電影模式應用時(shí),缺省電流值的電流比設置為7.3:1，電影模式電流也可通過(guò)研諾邏輯專(zhuān)有的單線(xiàn)簡(jiǎn)易串行控制(S2Cwire)接口編程而設為15個(gè)其它比率。此外，為了防止閃光LED熱損傷，AAT1270配置了用戶(hù)可編程安全計時(shí)器，它可在設定的時(shí)間長(cháng)度內停止閃光活動(dòng)，還有一個(gè)獨立的閃光燈支持引腳，以同時(shí)啟動(dòng)閃光/閃光燈操作和安全計時(shí)器。最后，AAT1270還配置了一個(gè)異步閃光抑制接腳，在高電池需求期間可減少拍攝模式中的閃光電流。

同樣，為了提升用戶(hù)的照相體驗，恩智浦(NXP)半導體所發(fā)布的高效照相手機LED閃光驅動(dòng)器UBA3001則可在電池供電型手機中提供最大閃光效果輸出。增強的閃光性能可提高不良照明條件下的圖像質(zhì)量，由此顯著(zhù)改善用戶(hù)的視覺(jué)體驗。恩智浦UBA3001可為單顆高亮度LED提供1安培電流，由于它具備自動(dòng)升壓與降壓轉換功