待機調光模式的電荷泵背光驅動(dòng)IC

摘要： 本文介紹了AP3605的性能、應用方案及特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞： LCD顯示模塊；AP3605；背光；驅動(dòng)

　　小尺寸的LCD顯示模塊早已成為手持式數碼產(chǎn)品的重要組成部分，隨著(zhù)消費者對視覺(jué)方面要求的提高，LCD顯示模塊的設計變得越來(lái)越重要。如何在1.8寸至2.8寸的LCD屏上顯示更多的信息并提高顯示質(zhì)量達到更好的視覺(jué)效果，成為眾多手持式數碼產(chǎn)品設計者的重點(diǎn)之一。除了提高LCD屏的分辨率、減小延遲時(shí)間以及在軟件上提升之外，LCD屏的背光設計也扮演著(zhù)重要角色。

　　傳統設計中，小尺寸彩色LCD屏一般采用白色LED作為背光源。1.8寸至2.8寸的LCD屏多采用1至4顆白色LED。為達到好的顯示效果，要求白色LED亮度一致，明暗可調；為保護手持式設備，要求在某些LED斷路時(shí)有保護功能，且不能影響正常的工作；為延長(cháng)手持式設備的待機時(shí)間，要求LED驅動(dòng)IC的靜態(tài)電流很小，工作效率很高。另外，手持式設備集成了很多功能模塊，必須減小各模塊之間的干擾從而保持整個(gè)系統的穩定性，這對白色LED驅動(dòng)IC也不例外。
　　BCD推出的AP3605是一款性能優(yōu)良的LED驅動(dòng)IC，非常適合于單節鋰電池供電，適用于多數小尺寸LCD背光設計，性?xún)r(jià)比很高。下面分別介紹AP3605的性能、應用方案及特點(diǎn)。

AP3605

　　AP3605是電荷泵升壓模式帶恒流源的白光LED驅動(dòng)芯片，僅通過(guò)兩個(gè)1mF的陶瓷電容，AP3605實(shí)現了1.5倍升壓，在單節鋰電池工作范圍內完全能驅動(dòng)4顆白色LED，比之2倍升壓模式的IC大大提高了效率。

　　AP3605具有4路恒流源，保證了并聯(lián)的4顆LED電流相等，亮度一致；通過(guò)一個(gè)外接電阻來(lái)設置恒流源的電流。AP3605支持PWM調光，調光頻率可以高達50KHz。高達1MHz的工作頻率使得AP3605僅需要1uF的輸入輸出及升壓電容，并大大減小了輸出電壓紋波。

　　AP3605的供電電壓為2.7V至5.5V，專(zhuān)為單節鋰電供電設計，其內置的軟啟動(dòng)功能大大降低了啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流，可保護鋰電池，延長(cháng)電池壽命。圖1為其內部功能框圖。

圖1 AP3605內部功能框圖

AP3605背光典型應用電路

　　圖2即是由AP3605設計的典型白光LED驅動(dòng)電路，由單節鋰電池供電，除AP3605外，僅由低成本的5個(gè)外圍器件組成。

圖2 AP3605白光LED驅動(dòng)應用電路

　　輸入、輸出和升壓電容
　　推薦Cin、Cout、C1和C2使用X7R或X5R的陶瓷電容。由于A(yíng)P3605的工作頻率高達1MHz，1mF的電容就足以保證AP3605輸出80mA電流來(lái)驅動(dòng)4個(gè)LED。如果所需輸出電流更小，可以使用0.68mF或0.47mF的升壓電容(C1和C2)。

　　為減小輸出紋波，建議在設計PCB板時(shí)，應優(yōu)先保證Cout緊靠AP3605對應的引腳，其次是保證C1、C2和Cin緊靠對應的引腳。

　　電阻RISET
　　RISET用來(lái)設定LED的電流，通過(guò)公式ILED=36.9/RISET可設定每路LED的電流。為了精確設定電流，建議使用1%或更高精度的電阻。

　　白光LED
　　AP3605最多可驅動(dòng)4顆白光LED，采用共陰極連接方式，客戶(hù)可根據屏幕大小選擇1至4個(gè)LED作為背光。當某幾路LED不需要時(shí)，只需要將其對應的管腳懸空即可。
　　
AP3605作為白光LED驅動(dòng)IC的重要性能

　　電流匹配
　　電流匹配是并聯(lián)式LED驅動(dòng)IC的重要性能。LED屬于電流驅動(dòng)型器件，LED的亮度同其正向電流成正比，而同樣電流下其正向壓降差異較大，因此為了保證亮度均勻，最好采用恒流驅動(dòng)。

　　如圖1所示，AP3605內部帶有四路恒流源，用以驅動(dòng)四路LED，當LED的正向壓降在3V至4V之間變化時(shí)，AP3605能保證不超過(guò)±3%的電流偏差，其電流匹配特性不受LED正向壓降的影響，適用于多種型號的白光LED，很好的實(shí)現了LED亮度的一致。

　　高達50KHz的PWM調光頻率
　　PWM調光是應用最為廣泛的調光方式，通過(guò)調節LED亮滅的時(shí)間比例來(lái)調節亮度，由于調光頻率一般都在200Hz或以上，因此人眼感覺(jué)不到LED的亮滅，只能感覺(jué)到亮度在發(fā)生變化。在手持式數碼產(chǎn)品中經(jīng)常采用的PWM調光頻率為1KHz至10KHz。

　　采用PWM調光，不容易造成偏色，有著(zhù)較好的顯示效果。但常用的調光頻率正好處在人耳能聽(tīng)到的音頻范圍，容易產(chǎn)生噪音。另外，低頻率的PWM調光信號有時(shí)會(huì )導致CSTN屏的“水波紋”現象，因此最好能提高PWM的調光頻率。

　　AP3605通過(guò)內部的Standby模塊實(shí)現了高達50KHz的調光頻率。而且不會(huì )引起浪涌電流。當EN腳變低時(shí)，電荷泵的輸出Vout延遲約1.7ms再關(guān)斷，但恒流源會(huì )跟隨EN信號馬上關(guān)斷，LED電流變?yōu)?；而當EN信號為高時(shí)，恒流源會(huì )跟隨EN信號馬上打開(kāi)，由于Vout仍正常工作，LED電流立即變?yōu)?0mA。因此當PWM的調光頻率高于1KHz時(shí)，AP3605能通過(guò)EN信號直接快速的調節LED電流，從而實(shí)現高頻率PWM調光。

　　AP3605的待機調光模式有如下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　·高達50KHz的PWM調光頻率，避免了音頻噪音。
　　·僅開(kāi)關(guān)恒流源，LED電流平穩。
　　·LED電流能快速跟隨PWM信號，LED電流大小同PWM占空比成正比，便于亮度的線(xiàn)性調節。

　　電源干擾減小
　　如圖1所示，AP3605內部電荷泵和Vin之間有一個(gè)LDO模塊，該模塊調節電荷泵的輸入電壓，使得電荷泵始終工作在1.5倍模式，減小了輸出電壓紋波和LED的電流紋波。

　　另外，LDO模塊還起到低通濾波的作用，有效的避免了電荷泵和輸入電源之間的相互干擾。多數手持式設備的背光驅動(dòng)電路是由鋰電池直接供電的，而電池同時(shí)也為射頻直接供電，在設計不好的系統中，背光驅動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)噪聲會(huì )通過(guò)電源間接影響射頻部分。AP3605內置的LDO模塊能有效的隔離開(kāi)關(guān)噪聲，最大程度的避免背光驅動(dòng)電路對射頻部分的影響。

　　過(guò)溫度保護
　　AP3605內置過(guò)溫保護模塊。如果某些誤操作引起AP3605內部節溫升高到約160攝氏度時(shí)，AP3605會(huì )過(guò)溫關(guān)斷，以保護AP3605免受燒壞。在過(guò)溫關(guān)斷狀態(tài)，AP3605僅消耗不到1mA的電流。當操作正常使得AP3605內部節溫下降到140攝氏度左右時(shí)，AP3605會(huì )自動(dòng)重新啟動(dòng)，進(jìn)入正常工作模式。