高效LED背光驅(qū)動電源方案設(shè)計
目前便攜式電子產(chǎn)品的液晶屏幕背光主要是以白光LED為主,白光LED的亮度隨著電流成正比,AP3036提供串連式LED架構(gòu),最高可以提供8顆白光LED串連所需電壓,AP3036最大的優(yōu)勢是可以用PWM信號調(diào)節(jié)LED 亮度,調(diào)光頻率范圍非常寬,可以到100KHz,當(dāng)AP3036使用20KHz以上的頻率調(diào)節(jié)LED亮度時候,可以跳過音頻范圍,因此音頻干擾更小,EMI更好。
LED = Light Emitting Diode,發(fā)光二極管,是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件,它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光;LED = Large ElectrONic Display,大型電子展示;LED = Lupus erythematosus disseminatus,播散性紅斑狼瘡,一種慢性、特發(fā)性自身免疫?。籰ed是lead的過去式和過去分詞,意為“領(lǐng)導(dǎo),帶領(lǐng)”;俄羅斯Pulkovo機(jī)場的IATA代碼。本詞條主要介紹發(fā)光二極管。
圖1. AP3036/A 典型應(yīng)用
AP3036的轉(zhuǎn)換效率最高可以到達(dá)82%,最低工作電壓達(dá)到2.5V, 可以降低電流消耗并且延長電池使用時間,內(nèi)建的肖特基二極管降低系統(tǒng)所需組件及復(fù)雜度。內(nèi)建的軟啟動(Soft STart)功能可以降低侵入電流(Inrush current),過電壓保護(hù)(OVP)及過電流保護(hù)(OCP)可以確定系統(tǒng)在正常狀態(tài)下工作。
AP3036采用SOT23-6及TSOT-23-6兩種封裝,并有200mV版本和250mV版本(AP3036A),目前這兩種版本都已經(jīng)量產(chǎn),并開始提供樣品和Demo Board。
AP3036簡介
AP3036是BCD公司最新推出的LED背光專用驅(qū)動控制芯片,采用電感結(jié)構(gòu)電流模式升壓控制,提供理想的LED恒流功能和優(yōu)秀的調(diào)整率。AP3036采用串聯(lián)的LED 結(jié)構(gòu)最多可以驅(qū)動8LED,通過一個電流檢測電阻實現(xiàn)LED的恒流功能。輸入電壓范圍達(dá)到2.5V到16V,可以使用單節(jié)的電池或者多節(jié)電池串聯(lián)進(jìn)行系統(tǒng)供電。
AP3036最高工作頻率達(dá)到1.0MHz, 所以可以明顯的減小外部器件的參數(shù)和尺寸,典型的1mm 22uH 電感和0.22uF的輸出電容可以滿足正常的使用條件。
圖2. AP3036/A的管腳圖
8LED 20mA 背光驅(qū)動方案
對于便攜式的電子產(chǎn)品的液晶屏幕背光大部分在8LED 以下,使用的LED為20mA的小封裝結(jié)構(gòu),所以本方案可以滿足絕大多數(shù)這類場合的應(yīng)用。
LED(Light-Emitting-Diode中文意思為發(fā)光二極管)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體,它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理,而采用電場發(fā)光。據(jù)分析,LED的特點非常明顯,壽命長、光效高、無輻射與低功耗。LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段,其發(fā)光效率可超過150lm/W(2010年)。將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈進(jìn)行對比,結(jié)果顯示:普通白熾燈的光效為12lm/W,壽命小于2000小時,螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/W,壽命小于8000小時,T5熒光燈則為96lm/W,壽命大約為10000小時,而直徑為5毫米的白光LED光效可以超過150lm/W,壽命可大于100000小時。有人還預(yù)測,未來的LED壽命上限將無窮大。
應(yīng)用電路參考圖1。LED最大電流是通過FB對地的一個電阻RISET確定的。因為LED采用串聯(lián)結(jié)構(gòu),所以可以保證每個LED電流相同,并且與每個LED的導(dǎo)通電壓變化沒有關(guān)系。LED電流和RISET的關(guān)系由下公式表示:RISET=VFB/ILED,VFB可以在數(shù)據(jù)手冊里找到。在系統(tǒng)啟動瞬間,輸入會有比較大的涌入電流,為了避免這種情況對系統(tǒng)和電池產(chǎn)生不良影響。AP3036集成軟啟動功能,在0.7ms的時間內(nèi)緩慢啟動來消除這種影響。
相應(yīng)的Demo Board PCB 如下圖:
圖3 方案PCB Layout
圖4 方案實物圖
為了避免音頻干擾,AP3036特別增加了高頻調(diào)光功能,PWM調(diào)光的頻率可以高達(dá)100KHz 有效的避免了20KHz以下的音頻干擾。并且保證完美的調(diào)光線性度和系統(tǒng)穩(wěn)定性,參考下圖5和圖6。
圖5. LED Current vs. PWM Duty
圖6. PWM 調(diào)光波形(VIN=3.6V; ILED=20mA; 8LED; FPWM=100KHz; Duty=50%)