用于多顯示屏背光照明的多用途白光LED驅(qū)動器

引言 今年，預(yù)計全球?qū)⑸a(chǎn)超過 6 億部蜂窩電話。這些蜂窩電話不僅是人們的通話工具，現(xiàn)今最新型的蜂窩電話還可用來瀏覽 web、無線傳輸電子郵件、拍照甚至收看流式視頻。消費(fèi)者對這些“豐富功能”的需求給電話制造商們帶來了越來越大的壓力，它們必須把這些功能放進(jìn)越來越小的電話中，同時還要保證電池的使用時間。 從圖 1 所示的方框圖中很容易理解，功能越多就需要在不同的功率級有更多的低壓輸出軌。而且，為多個顯示屏提供背光照明以及驅(qū)動多種“指示”燈的需求也在增加。例如，手機(jī)具有一個主顯示器以用來觀看文本、圖形或照片，一個副顯示器來顯示時間、日期或來電號碼，一個用作照相機(jī)閃光燈或?yàn)橐曨l捕捉而置于手電筒模式的白光 led，以及一個照相機(jī)在使用時發(fā)出紅光的 led，這種情況并不罕見。 凌特公司電源業(yè)務(wù)部產(chǎn)品市場經(jīng)理 tony armstrong 圖1 最新型蜂窩電話方框圖凌特公司電源業(yè)務(wù)部產(chǎn)品 圖2 配置成驅(qū)動4個顯示屏的ltc3206 為什么選擇白光 led？ 白光發(fā)光二級管(led)與 ccfl 和電致發(fā)光背光照明器件相比，具有更長的壽命和更低的功耗。大多數(shù) led 廠商都表示其產(chǎn)品在標(biāo)稱工作條件下具有 10 萬小時的使用壽命，電源輸入到光輸出的效率可高于 80%。自從 1993 年首次發(fā)布藍(lán)光 led(波長為470nm)以來，從紫外光到黃光的不同顏色基于氮化物 led 使 led 的應(yīng)用日趨豐富。不過，只是在最近五、六年的時間里，器件制造商才開發(fā)出可生產(chǎn)白光 led(波長為 430?700nm)所需的化學(xué)方法和工藝技術(shù)。一般的白光led具有 15?20ma 的標(biāo)稱驅(qū)動電流，典型正向壓降為2.7?4.0v。對于大多數(shù)照明系統(tǒng)來說，需要一個 led 陣列來提供全部所需光強(qiáng)，因此在任何驅(qū)動器設(shè)計中都必須考慮 led 亮度的準(zhǔn)確性和匹配問題。 與此同時，在過去的一段時間里，小型彩色有源矩陣 tft 液晶顯示器(lcd)在蜂窩電話中的使用量一直在激增。這些lcd 用來顯示各種文本數(shù)據(jù)以及圖像和照片。這些顯示器需要小型緊湊和高效的解決方案來驅(qū)動為其提供背光照明的白光 led。直到最近，這些需求相互之間一直有些矛盾，不過，最近出現(xiàn)的一些產(chǎn)品使設(shè)計人員們有了高性能背光照明技術(shù)的選擇。兩種最佳的解決方案是采用低噪聲無電感器型 dc/dc 轉(zhuǎn)換器(更常見的叫法是電荷泵(charge pump))或采用升壓型 dc/dc 轉(zhuǎn)換器。這兩種方案之間的主要區(qū)別在于是否需要電感器(磁體)以及 led 是串聯(lián)還是并聯(lián)。led背光驅(qū)動器的最佳架構(gòu)是取決于每個應(yīng)用的具體需求和限制條件。 一種理想的白光 led 多顯示屏驅(qū)動器 因?yàn)楹芏喾涓C電話都處于“空間受限環(huán)境”，那么電荷泵多顯示屏驅(qū)動器就成為這類小至中負(fù)載電流必須充足而且一定為多個顯示屏供電應(yīng)用環(huán)境之極佳選擇。而且，電荷泵具有低的高度、小的解決方案占板面積和高轉(zhuǎn)換效率，以延長電池使用時間及實(shí)現(xiàn)一個不高的成本。不過一般的電荷泵 ic 可能有噪聲，而且效率也不高。例如，門控振蕩器電荷泵設(shè)計簡單，實(shí)現(xiàn)成本低，但是在輸入和輸出端都產(chǎn)生幾乎不可能濾掉的低頻噪聲。在電源輸入端產(chǎn)生的噪聲能干擾無線應(yīng)用中的射頻(rf)發(fā)送和接收。在輸出端的噪聲能耦合進(jìn)靈敏的電路，甚至產(chǎn)生聽得見的噪聲。為了解決這些噪聲問題，設(shè)計人員們不得不增加一些笨重且昂貴的濾波器。不過，凌特公司的 ltc3206 采用了一種改進(jìn)的電荷泵解決方案。ltc3206 是高度集成的多顯示屏led控制器，其包含有高效率、低噪聲分?jǐn)?shù)(fractional)升壓/直接連接電荷泵。 ltc3206 是一種高度集成的多顯示屏 led 控制器，可同時為主、副白光 led 顯示屏以及rgb 彩色 led 顯示屏供電。ltc3206 僅需要 4 個細(xì)小的陶瓷電容器和兩個電阻就可以形成一個完整的 3 顯示屏 led 電源和電流控制器。 主、副顯示屏和 rgb 顯示屏的最大電流獨(dú)立設(shè)定，而每個 led 的電流由一個內(nèi)部電流源控制。所有顯示屏的調(diào)光和導(dǎo)通/關(guān)斷控制都通過一個 i2c 串行接口實(shí)現(xiàn)。兩個輔助led 引腳可以獨(dú)立地分配給主顯示屏或副顯示屏，增加了設(shè)計的靈活性。主、副顯示屏的調(diào)光范圍都是 128:1，而每個紅、綠和藍(lán)光 led 都具有 16 種調(diào)光狀態(tài)，從而產(chǎn)生 4096 種顏色組合。另外，為了滿足大電流照相機(jī)閃光燈的需求，ltc3206 還能通過電荷泵(cpo引腳)