手機(jī)白光LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

多年來，發(fā)光二極管(Light Emitting Diode;LED)已經(jīng)廣泛使用在狀態(tài)指示以及信息顯示屏上，現(xiàn)在我們更可以在常見的紅、綠及黃光之外，選用藍(lán)光以及廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備的白光產(chǎn)品。舉例來說，白光LED被認(rèn)為是彩色顯示設(shè)備的理想背光照明，但在為這些新型LED設(shè)計(jì)電源時(shí)，我們必須注意其本身的特性。本文對(duì)手機(jī)白光LED驅(qū)動(dòng)電路分析和解決。

　
　推動(dòng)移動(dòng)電話顯示由單色轉(zhuǎn)換為彩色的一個(gè)主要趨勢(shì)是拍攝功能的集成。最初這些成像器件的分辨率相當(dāng)有限，同時(shí)圖像質(zhì)量也不佳。但隨著技術(shù)的發(fā)展，分辨率由30萬像素的VGA等級(jí)進(jìn)展到100至200萬級(jí)像素，并快速朝向300萬像素以上的分辨率級(jí)邁進(jìn)。在成像器件、處理器與軟件不斷得到改進(jìn)后，消費(fèi)者現(xiàn)在希望得到更多的數(shù)碼相機(jī)功能，例如低照明情況下需要的閃光燈，甚至是自動(dòng)對(duì)焦等。在這樣的分辨率下，良好的畫質(zhì)輸出以及圖片與視頻分享變得更加實(shí)用，這些更高密度的CMOS成像器件需要從目標(biāo)獲得更多的反射光，因此進(jìn)一步推動(dòng)了集成閃光功能的需求。

　　LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的新要求

　　LED在具體的使時(shí)，要注意驅(qū)動(dòng)電路的選用。LED 驅(qū)動(dòng)電路除了要滿足安全要求外，另外的基本功能應(yīng)有兩個(gè)方面：一是盡可能保持恒流特性，尤其在電源電壓發(fā)生±15%的變動(dòng)時(shí)，仍應(yīng)能保持輸出電流在±10%的范圍內(nèi)變動(dòng)。 二是驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)保持較低的自身功耗，這樣才能使LED 的系統(tǒng)效率保持在較高水平。根據(jù)能量來源的不同，LED驅(qū)動(dòng)電路總體上可分為兩類，一是AC/ DC轉(zhuǎn)換，能量來自交流市電，二是DC/ DC轉(zhuǎn)換，能量來自干電池、可充電電池、蓄電池等。根據(jù)LED驅(qū)動(dòng)原理的不同，又可以分為線性驅(qū)動(dòng)電路和開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。

　　要將傳統(tǒng)的氙氣閃光燈放置到尺寸相當(dāng)緊湊的手機(jī)內(nèi)對(duì)設(shè)計(jì)工程師來說極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)槌舜执蟮拈W光用高壓電容外，還必須加上燈泡以及相關(guān)的變壓器與電子線路，而傳統(tǒng)的閃光燈也不適用于視頻拍攝的用途。慶幸的是，LED制造商已經(jīng)著手通過采用如氮化銦鎵(InGaN)等新材料來提升功率LED的光輸出。

　　圖1：基于NCP5005的電感式LED驅(qū)動(dòng)電路。

　　另一方面，半導(dǎo)體制造技術(shù)的創(chuàng)新以及封裝方式的改進(jìn)也提高了能夠產(chǎn)生的流明數(shù)以及光電轉(zhuǎn)換效率。要產(chǎn)生最高的光輸出，這些功率LED可能需要400mA或更高，且脈沖寬度在50到200ms的電流輸出能力。但是對(duì)視頻應(yīng)用來說，則需要較小的電流，但時(shí)間卻不僅限于單一脈沖。除了尺寸的限制以及人體工學(xué)的考慮外，這些相機(jī)模塊通常會(huì)集成在屏幕的后方或上方，以便使用者可以利用LCD作為抓取圖像的取景器，這在折疊式手機(jī)上特別常見。成像器件與鏡頭機(jī)構(gòu)可能還必須能夠旋轉(zhuǎn)，以便手機(jī)可以在視頻會(huì)議模式下作為面對(duì)面溝通的工具，這在3G網(wǎng)絡(luò)的電話設(shè)計(jì)上預(yù)計(jì)將更加普遍，因?yàn)橛凶銐虻膸捒梢赃\(yùn)用在視頻會(huì)議上。

　　在討論這些趨勢(shì)時(shí)我們可以明顯地看出，屏幕顯示的質(zhì)量與分辨率變得越來越高，同時(shí)尺寸也越來越大，特別是具備豐富多媒體功能的手機(jī)，預(yù)計(jì)未來將有越來越多的內(nèi)容，如流視頻或廣播視頻、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽與電子郵件、拍照與相片查看，以及游戲和信息獲取服務(wù)等。因此，當(dāng)手機(jī)在沒有通話時(shí)屏幕使用將更為頻繁，但是如果手機(jī)的電池續(xù)航能力不夠，這些功能都將受到限制。因此，高效率的系統(tǒng)電源管理，包括屏幕與按鍵的背光電源管理就變得相當(dāng)重要，而諸如相機(jī)閃光燈等以往只有在高端手機(jī)中才能看到的功能也將逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)配置。

　　這些也將對(duì)白光LED背光驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)帶來挑戰(zhàn)：更大的屏幕代表了有更多的區(qū)域需要背光，因此必須提升驅(qū)動(dòng)器件的整體效率;由于空間有限，所以必須在單一封裝中集成更多的功能;由于考慮的不僅是大小，厚度也必須縮減，特別是滑蓋與折疊式造型的產(chǎn)品。