低電壓可攜式裝置背光或閃光應用選擇適合的LED驅動(dòng)器方案

圖1：低壓可攜式裝置應用的不同LED驅動(dòng)器拓撲結構示例

在電荷泵型方案方面，安森美半導體提供支持不同調光類(lèi)型的產(chǎn)品，如單模、雙模、三?；蛩哪ｋ姾杀梅桨傅?，如CAT3200、NCP5602、 NCP5612、NCP5623、CAT3606、CAT3616、CAT3626、CAT3603、CAT3604、CAT3614、NCP5603 等。以NCP5623為例，這是一款采用2.0 mm×2.0 mm×0.55 mm LLGA-12無(wú)鉛封裝的高效能LED驅動(dòng)器，帶有I2C接口，內置漸進(jìn)調光功能，特別設計用于驅動(dòng)手機等可攜式產(chǎn)品中的RGB LED裝飾光和增強型LCD背光。NCP5623實(shí)現94%峰值效能和低于1微安的待機電流，將可攜式裝置電池工作時(shí)間延至最長(cháng)。對典型應用而言，該組件除了具備極小型IC封裝的優(yōu)勢之外，兼具僅需4個(gè)被動(dòng)組件就能工作的特點(diǎn)。該組件還具備短路和過(guò)電壓保護功能，在LED失效時(shí)保護系統。

值得一提的是，安森美半導體還提供多款四模電荷泵型LED驅動(dòng)器，如CAT3636、CAT3637、CAT3604V、CAT3643、 CAT3644、CAT3647、CAT3648和NCP5604A/B等。以CAT3648為例，這是安森美半導體的一款擁有專(zhuān)利的高效能四模 (Quad-Mode?)自適應分數型(fractional) LED驅動(dòng)器，能以25 mA電流驅動(dòng)多達4顆LED(見(jiàn)圖1)，效能高達92%。此種四模驅動(dòng)器提供1x、1.33x、1.5x和2x四種模式，與提供1x、1.5x和2x三種模式的大多數電荷泵型驅動(dòng)器相比，效能高10%，且無(wú)需額外電容，將LED驅動(dòng)器性能提升到新的水平。這些驅動(dòng)器適合在低電壓可攜式裝置小尺寸LCD背光、LED閃光應用中驅動(dòng)白光LED。

在電感升壓型方案方面，安森美半導體提供采用PWM調光方式的不同產(chǎn)品，如輸出電流在20 mA到50 mA之間的CAT32、CAT37、CAT4137、CAT4139、CAT4237、CAT4238和NCP5005、NCP5010，以及提供更大輸出電流的CAT4240(250 mA)、NCP5050(600 mA)和NCP1422(800 mA)等。這些電感升壓型驅動(dòng)器適合在低電壓可攜式裝置背光和閃光應用中驅動(dòng)白光LED。

在線(xiàn)性背光驅動(dòng)器方案方面，安森美半導體提供2到4個(gè)通道的多款單模LED驅動(dòng)器，如CAT4002A、CAT4002B、CAT4003B、 CAT4004A和CAT4004B等。這些背光驅動(dòng)器提供32級調光控制，提供25 mA的固定或可調節輸出電流和低于1 μA的極低關(guān)閉電流，而且沒(méi)有開(kāi)關(guān)電源噪聲問(wèn)題。這些單模LED驅動(dòng)器通常作為系統級方式的一部分，用于設計整合低電壓LED和簡(jiǎn)單LED驅動(dòng)器的背光電路。這些驅動(dòng)器電路簡(jiǎn)單，幫助延長(cháng)電池使用時(shí)間、降低成本(如節省外部電容)及降低噪聲，為入門(mén)級可攜式產(chǎn)品及低成本手機市場(chǎng)提供一種簡(jiǎn)單的方案。

圖2：CAT4002B應用電路圖

專(zhuān)門(mén)用于相機閃光的LED驅動(dòng)器方案

值得一提的是，在相機閃光應用中，除了可以使用NCP5005和CAT4134這樣的電感升壓型驅動(dòng)器，還可以使用NCP5680和CAT3224 這樣的電荷泵型驅動(dòng)器，從而支持高百萬(wàn)像素相機閃光，以及替代氙氣閃光，配合纖薄設計。其中，NCP5680和CAT3224均是以超級電容為基礎的 LED驅動(dòng)器，分別可提供10 A和4 A的大閃光電流。

實(shí)際上，如今的500萬(wàn)畫(huà)素或更高分辨率的相機為了在弱光下拍得高分辨率的照片，需要高亮度的閃光。當今的白光LED能夠提供這個(gè)等級的光能，但需要比相機電池能提供的能量高出近400%。以安森美半導體的NCP5680為例，此組件配合電池管理一顆超級電容來(lái)驅動(dòng)LED閃光至充分亮度，提供達10 A的大峰值電流。NCP5680中的整合驅動(dòng)器還管理超級電容，處理其它峰值功率功能，如變焦、自動(dòng)對焦、音訊、視訊、無(wú)線(xiàn)傳輸、GPS數據讀取及射頻 (RF)放大，延長(cháng)電池使用時(shí)間而不放棄纖薄型設計。NCP5680整合了超級電容充電、涌入電流管理和LED電流控制所需的全部電路，節省設計人員的開(kāi)發(fā)時(shí)間、電路板空間及元器件成本。

圖3：業(yè)界首款單芯片4 A超級電容LED驅動(dòng)器CAT3224應用電路圖

CAT3224則是業(yè)界首款4 A單芯片超級電容LED驅動(dòng)器(見(jiàn)圖3)，整合了雙模1x/2x電荷泵，提供三項關(guān)鍵功能：精密的超級電容充電控制、電流放電至LED閃光的管理，以及為L(cháng)ED手電筒模式提供恆流。這三種模式的工作電流能以3顆外部電阻來(lái)簡(jiǎn)易設定，能吸收達4 A的LED閃光脈波電流。超級電容技術(shù)的高峰值電流優(yōu)勢，結合CAT3224簡(jiǎn)單的并列邏輯接口，使此組件成為采用LED替代氙氣燈應用的極佳選擇。

其它新穎LED驅動(dòng)/控制器

在低電壓可攜式裝置應用方面，除了上述LED驅動(dòng)器，安森美半導體還提供其它一些新穎的產(chǎn)品，如NCP5890和CAT3661。其中，NCP5890是一款獨特的照明管理集成電路(LMIC)，在3 mm x 3 mm x 0.5 mm的極小型封裝中整合了液晶顯示器(LCD)背光、裝飾光控制和環(huán)境光感測功能。

眾所周知，當今的可攜式電子產(chǎn)品很流行較大的LCD屏幕和LED照明效果。為了滿(mǎn)足所有這些照明要求，硬件設計人員通常需要采用數個(gè)LED驅動(dòng)器。由于電路板空間有限，要實(shí)現更高級的照明效果，通常需要大量的軟件編程和微控制器(MCU)資源。安森美半導體提供NCP5890這種更簡(jiǎn)單的單芯片硅解決方案，具有多種以指令控制實(shí)現的照明效果，幫助硬件設計工程師滿(mǎn)足他們特定的照明和電源設計目標。此款照明管理IC具有30 V輸出電壓能力，驅動(dòng)串行LED，實(shí)現對LCD屏幕的均衡背光。此外，此組件控制三組白光 LED或RGB LED，在鍵盤(pán)或底盤(pán)上營(yíng)造出裝飾光圖案，與背光形成獨特的組合。此驅動(dòng)器還根據環(huán)境光的亮度來(lái)調節背光電流，從而延長(cháng)電池使用時(shí)間。NCP5890是緊湊型智能型手機等應用的專(zhuān)用解決方案。

圖4：針對扣式電池最佳化的CAT3661 LED驅動(dòng)器應用電路圖

如今，越來(lái)越多的創(chuàng )新型可攜式裝置采用扣式電池(coin cELl) 供電，如醫療應用中的血糖儀、數字體溫計、血氧計、呼吸分析儀和生理監測儀等。由于這種電池的獨特功能以及需要長(cháng)工作壽命，這些緊湊型應用需要訂制的 LED驅動(dòng)器，不僅要管理背光，還要監測電池電量。在此類(lèi)應用中，可以采用安森美半導體計劃于2010年下半年推出的CAT3661 2至2.5 V單LED驅動(dòng)器。此組件同樣采用安森美半導體專(zhuān)利的四模(Quad Mode)電荷泵架構，效能高達92%，靜態(tài)電流低至約150 μA，提供可調節的低電池電量檢測功能，以及強固的LED故障監測、軟啟動(dòng)和短路限制等保護功能，采用低高度的3 x 3 mm TQFN-16封裝，非常適合這些可攜式裝置應用。

小結：

安森美半導體身為應用于綠色電子產(chǎn)品的首要高性能、高效能硅方案供貨商，運用公司在低電壓和高電壓技術(shù)，以及在電源管理方案方面的專(zhuān)長(cháng)，提供全面的 LED驅動(dòng)或控制解決方案。本文著(zhù)重介紹了安森美半導體采用不同拓撲結構、用于低電壓可攜式裝置背光或指示器應用的各種白光或RGB LED驅動(dòng)器，并專(zhuān)門(mén)介紹了安森美半導體用于要求大電流能力的可攜式裝置閃光應用的驅動(dòng)器，以及整合了多種功能的照明管理集成電路和針對扣式電池最佳化的 LED驅動(dòng)器，方便工程師結合具體應用選擇適合的產(chǎn)品。