基于利用BCD白光LED驅(qū)動(dòng)器解決方案

隨著像手機(jī)，PDA、DSC、GPS等數(shù)碼及便攜式產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，以及液晶顯示器的制造技術(shù)的日臻完善。彩色的LCD顯示屏越來(lái)越成為數(shù)碼及便攜式產(chǎn)品的重要部件。彩屏的手機(jī)，PDA等也越來(lái)越受人們的喜歡和青睞。彩色LCD顯示屏要盡顯色彩則需要用白色光作為背光。小型彩色LCD顯示屏采用白色的LED作背光源是最理想的，這是由于它有電路簡(jiǎn)單，占空間小，效率高，價(jià)格低及壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。而白色LED的正向壓降VF比一般的有色LED高，VF=3∽4V。白色LED背光電源一般有數(shù)個(gè)白色的LED組成，如手機(jī)，數(shù)碼相機(jī)一般僅需2到4個(gè)白色LED，而PDA則根據(jù)其顯示屏的面積，需要3到6個(gè)。對(duì)背光源的要求是：要滿足背光的亮度要求并且亮度均勻(不允許有某一部分較亮，另一部分較暗的情況)，亮度可以方便的調(diào)節(jié)。然而便攜式電子產(chǎn)品（如PDA，GPS，數(shù)碼相機(jī)，新一代手機(jī)等）的電池電壓一般低于3-4.2V，因此需要一個(gè)升壓式電源來(lái)驅(qū)動(dòng)白色LED。
　白色LED驅(qū)動(dòng)器基本上有兩種驅(qū)動(dòng)方式：

　　1) 采用升壓式電荷泵驅(qū)動(dòng)電路，由于它的輸出電壓小于兩倍的輸入電壓（一般輸出電壓+5V），所以它驅(qū)動(dòng)LED的方式是并聯(lián)的，如圖1-a所示；

　　2) 采用升壓式DC/DC變換器電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，由于它的輸出電壓從13V到28V（甚至更高），因此它驅(qū)動(dòng)LED的方式是串聯(lián)的，如圖1-b所示。采用串聯(lián)方式使流過(guò)每一個(gè)LED的電流都一樣。則發(fā)光的均勻性好；而采用并聯(lián)方式受正向壓降VF的離散性的影響，在定壓供電時(shí)容易造成每個(gè)LED的電流不等而造成發(fā)光的均勻性差。雖然可以采用調(diào)節(jié)限流電阻來(lái)調(diào)節(jié)亮度。但這十分麻煩。有些廠家開(kāi)發(fā)了驅(qū)動(dòng)并聯(lián)的LED的IC，由于IC內(nèi)有控制各并聯(lián)的LED間電流均恒。能滿足LED亮度均勻的要求。但由于IC電路復(fù)雜，成本較高。

　　1-a 并聯(lián)LED驅(qū)動(dòng)

　　1-b 串聯(lián) LED 驅(qū)動(dòng)

　　隨著便攜式有彩色LCD顯示屏的產(chǎn)品的發(fā)展及產(chǎn)量的猛增，使新型白色LED驅(qū)動(dòng)器如雨后春筍般上市。品種之多及數(shù)量之大使白色LED驅(qū)動(dòng)器已形成電源IC中的一個(gè)重要分支。現(xiàn)在便攜式產(chǎn)品也越來(lái)越便宜，竟?fàn)幵絹?lái)越激烈。因此對(duì)于手機(jī)，PDA，DSC等廠家來(lái)，Cost down的壓力也較大。因此BCD公司應(yīng)市場(chǎng)的需求，近來(lái)推出了一種低成本，高性能，恒流的，串聯(lián)型的升壓式的白光LED驅(qū)動(dòng)器-AP3008。從功能、性能上能滿足LCD背光均勻等要求，從價(jià)格上能滿足客戶低成本的要求。是目前白色LED驅(qū)動(dòng)器中性價(jià)比較高的產(chǎn)品。

　　串聯(lián)LED的特點(diǎn)是每一個(gè)LED的電流ILED都是一樣的，因此采用高質(zhì)量的，同一批號(hào)的LED時(shí)，其發(fā)光是較均勻的。這里以BCD公司2005年8月份推出的AP3008為例來(lái)說(shuō)明其工作原理。并介紹其應(yīng)用電路。

　　圖 2 AP3008 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖[!--empirenews.page--]

　　AP3008的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。AP3008為電流模式的升壓式DC-DC變換器。它由1.25V的基準(zhǔn)，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比較器，R/S觸發(fā)器，輸出驅(qū)動(dòng)及功率開(kāi)關(guān)管，過(guò)壓保護(hù)（OVP）等組成。

　　AP3008內(nèi)置了欠壓鎖定（UVLO）電路，使電路工作更可靠。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。

　　AP3008內(nèi)置了誤差放大器頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，電流環(huán)路的斜率補(bǔ)償電路，使電路工作更穩(wěn)定，外圍器件更少，用戶使用非常方便。

　　過(guò)壓保護(hù)（OVP）電路檢測(cè)PWM脈沖輸出的峰值電壓。當(dāng)PWM脈沖的峰值電壓高于內(nèi)部設(shè)置的閥值電壓時(shí)，過(guò)壓保護(hù)(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Shutdown pin或Vin pin施加由低到高的信號(hào)即可。這種通過(guò)IC內(nèi)部監(jiān)測(cè)PWM脈沖的峰值電壓來(lái)達(dá)到OVP保護(hù)的方法優(yōu)于外部回授輸出電壓跟IC內(nèi)部設(shè)定值比較的方法。內(nèi)置 OVP功能不僅可少布一條回授線。還可確保反饋信號(hào)免受干擾。

　　誤差放大器同相端參考電壓為95mv，可有效地減小LED電流取樣電阻的損耗，提高輸出效率。

　　流過(guò)LED的電流ILED與檢測(cè)電流電阻R1及基準(zhǔn)電壓95mv有關(guān)。它們的關(guān)系式是：

　　ILED=95mv/R1

　　ILED的電流大小一般為5 ∽ 20mA，相應(yīng)的電阻R1為19∽4.7Ω。

　　這里特別要提出的是它的基準(zhǔn)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。由圖1-b可看出流過(guò)LED的電流 ILEDX95mv是電阻上的損耗（R1上的反饋電壓為95mv），由1.25v減少到95mv(差了13倍)，即在R1上的損耗上減小了13倍。提高了轉(zhuǎn)換效率。

　　另由于AP3008采用的高頻36V Bipoler工藝，在耐壓上遠(yuǎn)高于一些CMOS工藝制程制成的升壓DC/DC變換器。

　　圖 3

　　圖 4

　　AP3008的應(yīng)用電路如圖3所示。該電路的一個(gè)特點(diǎn)是在輸入3.2V時(shí)，它可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)白色LED，輸出電流最大可達(dá)20mA；在輸入5V時(shí)，它可以驅(qū)動(dòng)6個(gè)白色LED，輸出電流最大可達(dá)20mA，其轉(zhuǎn)換效率如圖4所示，在ILED=15mA時(shí)，效率可達(dá)83%。

　　減小占用印制版空間的措施

　　新型便攜式電子產(chǎn)品要求尺寸小，輕而薄，由白色LED驅(qū)動(dòng)器組成的背光電路也要滿足這些要求，AP3008在設(shè)計(jì)上采用提高振蕩器頻率到1.2MHZ，使電感器可以采用1mm低剖面高度的貼片式元件，輸入電容，輸出電容可分別采用1uF和0.22uF的電容;另該產(chǎn)品采用 SOT23-5和TSOT23-5封裝，可使IC的高度小于1.1mm和0.9mm;可使AP 3008升壓電路所占空間和PCB板面積大大減小。