基于低壓差線性LED驅(qū)動器的手機背光解決方案

來源：電子系統(tǒng)設(shè)計 作者：sipex公司 目前主要采用白光led作為手機屏的背光。由于不同供應(yīng)商提供的屏尺寸和規(guī)格不同，所以背光驅(qū)動的方式和背光驅(qū)動芯片也不一樣。但當前使用背光芯片主要有兩種，一種是驅(qū)動串聯(lián)led或者oled的升壓芯片，另一種是驅(qū)動并聯(lián)led的電荷泵芯片。 對于串聯(lián)led背光，需要根據(jù)串聯(lián)led的個數(shù)，把鋰電池電壓升壓到不同的電壓。對于oled背光，一般要求把鋰電池升壓到12v。這兩種應(yīng)用都需要升壓芯片進行背光驅(qū)動。sipex公司的sp6690最多可以驅(qū)動8顆串聯(lián)的led(圖1a)。目前升壓驅(qū)動芯片的效率在75%到85%之間，并且可以保證發(fā)光亮度一致，但要求使用一個儲能電感，因此會帶來一定的電磁干擾問題。 對于并聯(lián)led背光應(yīng)用，sipex公司的sp6683電荷泵最大可以輸出300ma驅(qū)動電流，以驅(qū)動到10顆并聯(lián)的led(圖1b)。sipex的電荷泵驅(qū)動芯片是恒流led驅(qū)動，可以工作在1倍模式和1.5倍模式，在1倍模式下的最高效率可達92%，在1.5倍模式下的效率為60%~70%。電荷泵的工作原理是以很高的開關(guān)頻率對電容充放電來實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化，根據(jù)輸入電壓自動切換降壓和升壓模式，因此它無需外加電感，而是通過電容來存儲能量。 隨著led技術(shù)不斷進步，led導通壓降在不斷下降。sipex公司低壓差線性led驅(qū)動sp761x系列由于無需升壓，所以外圍電路非常簡單，不需要電感和電容，僅需一個電阻來設(shè)置led流過的電流。如圖2a和圖2b所示的sp7611a和sp7612應(yīng)用電路，可分別驅(qū)動4顆led和3顆led，sp7614a則可以驅(qū)動2顆led。 圖1：(a) sp6690的背光應(yīng)用電路圖；(b) sp6683的背光應(yīng)用電路圖。 下面以sp7611a為例，介紹低壓差線性led驅(qū)動芯片sp761x系列的應(yīng)用。sipex的低壓差線性led驅(qū)動芯片與傳統(tǒng)led驅(qū)動芯片不同，它們不需要對手機的聚合物鋰電池電壓進行升壓來點亮led，而是一種基于降壓的恒流led驅(qū)動芯片。如圖2a所示，sp7611a是灌電流的led驅(qū)動芯片，流過led的電流和設(shè)置電阻rset上的電流成比例，同時流過led上的電流還和led正向?qū)▔航祐f以及l(fā)ed的陰極電壓有關(guān)。因此，sipex低壓差線性led驅(qū)動器應(yīng)用的一個重要條件就是led的導通壓降不可以太高，一般推薦使用導通壓降小于或者等于3.2v的led。 sp761x系列的最大優(yōu)點在于應(yīng)用簡單，外圍電路只需一個用來設(shè)置電流的電阻。當led陰極到地的電壓vled≤300mv時，流過led的電流為： iled＝200×(vcontrol－vctrl)／rset 圖2：(a) sp7611a的背光應(yīng)用電路圖；(b) sp7612/12a的背光應(yīng)用電路圖；(c) 通過兩個gpio端口和兩個電阻調(diào)節(jié)背光亮度的示意圖。 當led陰極到地的電壓vled≥500mv時，流過led的電流為： iled＝435×(vcontrol－vctrl)／rset 其中200、435是電流的放大倍數(shù)。從此可看出，led電流等于流過rset的電流乘以一個放大倍數(shù)，而這個放大倍數(shù)與led的導通壓降有關(guān)(如圖3所示)。 圖3：led電流的放大倍數(shù)跟led的導通壓降的關(guān)系曲線圖。 在手機背光應(yīng)用中需要調(diào)節(jié)亮度，sp761x系列的led驅(qū)動器可以通過多種方式來調(diào)節(jié)亮度： 1. 模擬調(diào)節(jié)。如圖2a所示，可以調(diào)節(jié)給定電壓vcontrol或者電流設(shè)置電阻rset的大小來調(diào)節(jié)led電流，達到控制亮度的目的。 2. 數(shù)字調(diào)節(jié)。在電壓