LCD液晶背光用白光LED驅(qū)動解決方案

LCD目前較常采用CCFL作為背光光源，但因CCFL背光驅(qū)動線路復雜，要求驅(qū)動電壓高及演色性能力等因素，再加上背光的光源是系統(tǒng)中耗電量最大的部分，所以在功率限制日趨嚴苛的情況下，目前已逐漸被產(chǎn)業(yè)討論將使用LED作為代替。

為滿足節(jié)能及環(huán)保的需求，針對不同應用與不同的功耗范圍，全球許多政府及能源機構(gòu)的各種新的能耗標準也紛紛出爐。同時，更加嚴格的規(guī)范也在制定中。降低能耗成為一項無法回避的重要議題，所以對電源管理也提出了更高的要求。

LED控制正向電流方案

LED是由電流驅(qū)動的器件，其亮度與正向電流呈比例關系。有兩種方法可以控制正向電流。第一種方法是采用LEDV-I曲線，一般利用一個電壓電源和一個整流電阻器，來確定產(chǎn)生預期正向電流所需要向LED提供的電壓。但這種方法有一些缺點，如LED正向電壓的任何變化都會導致LED電流的變化。

假設固定電壓為3。6V、電流為20mA，當電壓變?yōu)?。0V時，溫度或制造變化會引起的特定壓變，那么電流將可能降低到14mA。所以正向電壓出現(xiàn)較大變化時，會導致更大的正向電流變化，另外，壓降和功耗也都會浪費功率和降低電池使用壽命。第二種方法是利用固定電流來驅(qū)動LED。固定電流可消除正向電壓變化所導致的電流變化，因此，可產(chǎn)生固定的LED亮度。利用固定電流只需要調(diào)整通過電流檢測電阻器的電壓，而不用調(diào)整電源的輸出電壓。

電源電壓和電流檢測電阻值決定了LED電流，在驅(qū)動多個LED時，只需串聯(lián)就可以在每個LED中達到固定電流。而在驅(qū)動并聯(lián)LED時，必須在每個LED串中放置一個整流電阻，但這樣將會導致效率降低和電流失配。

由于便攜式應用中，電池的使用壽命是整體應用關鍵。所以LED驅(qū)動器必須達到高效性。不過，LED驅(qū)動器的效率測量與典型電源的效率測量是有些不同。典型電源效率測量的定義，是輸出功率除以輸入功率。而對于LED驅(qū)動器來說，輸出功率并非是相關參數(shù)，反而預期LED亮度所需要的輸入功率值才是重點。在這點可以利用LED功率除以輸入功率來得到答案。

過壓保護

在固定電流模式中，LED驅(qū)動組件必須提供過壓保護功能。無論負載是多少，都可產(chǎn)生固定電流。但如果負載電阻增大，相對的電源的輸出電壓也必須隨之增加。當電源檢測到過大的負載電阻，或負載斷開的話，那么輸出電壓可能會超出IC，或其它組件的最大使用電壓范圍。因此，在驅(qū)動器里就必須提供過壓保護。例如：可以利用將Zener二極管與LED并聯(lián)，這樣的方式可將輸出電壓限制在Zener二極管擊穿電壓和電源內(nèi)。當出現(xiàn)過壓時，輸出電壓會提高到Zener二極管擊穿點，并通過Zener二極管，然后再到接地的電流檢測電阻器，所以在Zener二極管與LED并聯(lián)下，可以穩(wěn)當?shù)靥峁┹敵鲭娏鳌?/p>

另外，也可以利用監(jiān)控輸出電壓，在達到過壓前關閉電源。當過壓的情況出現(xiàn)時，LED驅(qū)動器可以降低功耗，并延長電池使用壽命。

PWM調(diào)光

許多便攜式LCD背光應用都需要有限度地調(diào)節(jié)亮度。在這一部份可以采用兩種調(diào)光方式，就是模擬或PWM的方法。采用模擬調(diào)光，就像大家所熟悉的，在LED上增加50％的電流，這樣就可以提高50％的亮度。但這種方法是有缺點的，那就是會出現(xiàn)LED顏色偏移，并需要采用模擬控制信號，因此，這種模式一般來說使用率并不多。而利用PWM調(diào)節(jié)亮度的關鍵是，為確保使用者的眼睛看不到PWM脈沖現(xiàn)象，PWM信號的頻率必須高于100Hz，最大PWM頻率是取決于電源激活與響應時間。

負載斷開

負載斷開是LED驅(qū)動電源中一個經(jīng)常被忽視的功能，因為在電源失效時，可以利用負載斷開將LED與電源斷開。這種功能在下列兩種情況下是相當重要的，那就是斷電和PWM調(diào)光。例如：在升壓轉(zhuǎn)換器斷電期間，負載仍然透過電感器和二極管與輸入電壓相連接。因為輸入電壓仍然與LED連接的情況下，總電源已經(jīng)失效，仍舊會繼續(xù)產(chǎn)生小電流，當長時間出現(xiàn)漏電流現(xiàn)象將會縮短電池壽命。另外，負載斷開在PWM進行亮度控制時也很是相當重要。因為在PWM不運作期間，電源在失效的情況下，但輸出電容仍然與LED連接。

如果沒有負載斷開的話，輸出電容仍舊會提供LED電源，直到PWM再次打開電源。因為電容在每個PWM循環(huán)開始時，都會出現(xiàn)放電的現(xiàn)象，一次電源必須在每個PWM循環(huán)開始時，將輸出電容器充電，所以，會在每個PWM循環(huán)出現(xiàn)時產(chǎn)生突波脈沖。突入的電流會造成系統(tǒng)效率降低，并在輸入總線上出現(xiàn)瞬時電壓。而如果具有負載斷開功能的話，LED就會從電源斷開，這樣當電源失效時，就不會出現(xiàn)漏電流，而且在PWM進行亮度調(diào)整的循環(huán)間，輸出電容器都是充滿的。

目前，全球各大業(yè)者正在積極開發(fā)結(jié)構(gòu)更加完整、背光效率更高的白光LED驅(qū)動電路。所以由于移動電話繼續(xù)朝著多功能智能化的方向發(fā)展，因此，預計LED驅(qū)動器的需求量會持續(xù)增加。例如：目前普通的移動電話一般只采用2至4顆LED驅(qū)動器，但功能更加豐富的雙屏幕照相手機需要7～9顆LED驅(qū)動器，才可滿足燈光方面的要求。

Supertex第二代高電壓LED驅(qū)動芯片HV9911

Supertex第二代高電壓LED驅(qū)動芯片HV9911，提供了工程師在進行LCD用三原色背光、汽車照明和電池驅(qū)動LED燈等產(chǎn)品背光設計的應用。HV9911是閉合環(huán)路的開關模式LED驅(qū)動IC設計，用于LED電流和對脈寬調(diào)整調(diào)光有良好瞬時反應。在需要多個LED驅(qū)動器時，可同步防止系統(tǒng)分諧波振動。

HV9911還提供斜率補償，來達到允許在固定頻率模式具有更寬的工作范圍和一個內(nèi)部調(diào)節(jié)器用于低電壓和高電壓應用。

NS小型白色LED驅(qū)動芯片LM2751

國家半導體（NS）型號為LM2751的小型白光LED驅(qū)動器，可在2。8伏至5。5伏間的輸入電壓范圍內(nèi)，提供4。5伏及5。0伏穩(wěn)壓輸出的固定頻率開關電容電荷泵，及150mA（以4。5伏電壓操作）或80mA（以5。0伏電壓操作）的輸出電流，并無需加設電感器，但需另加四顆陶瓷電容器。

LM2751適用于白色LED顯示器和鍵盤背光系統(tǒng)，及通用升壓或降壓／升壓穩(wěn)壓器等多種不同的應用。LM2751芯片可以利用固定頻率進行預先穩(wěn)壓，穩(wěn)壓輸出的準確度極高，誤差不會超過正負3％，峰值效率達90％以上，確保隨著輸入電流混入系統(tǒng)內(nèi)的噪聲可以減至最少，且其開關頻率可以預測。并可選擇設定725kHz、300kHz、37kHz或9。5kHz等的開關頻率。

Linear白光LED驅(qū)動芯片LT3486

LinearTechnology的雙信道升壓LT3486，恒定電流驅(qū)動16顆白光LED（每信道8顆串行LED），除可提供PWM調(diào)光，亦可保持LED于固定發(fā)光顏色。適合便攜式產(chǎn)品與汽車的顯示屏幕背光應用等產(chǎn)品。

LT3486由PWM驅(qū)動器之工作周期控制來進行調(diào)光，達到1000：1調(diào)光范圍，并利用電流模式及固定頻率保持均勻的LED亮度。LT3486的兩個獨立轉(zhuǎn)換器，能由2。5V～24V的輸入電壓，驅(qū)動不對稱的LED字陣，效率達85％。轉(zhuǎn)換器切換頻率可以利用一個單一電阻在200kHz及2MHz間進行設定。其它特性尚包括內(nèi)部軟激活、突波電流限制及開路LED保護等。LT3486EDHC采用DFN-16封裝技術(shù)，LT3486EFE則采用TSSOP-16E封裝。

沛亨并聯(lián)式白光LED驅(qū)動芯片AIC1848

沛亨半導體針對手機、PDA、數(shù)碼相機等便攜式電子產(chǎn)品的小體積且高效能的電源需求，推出并聯(lián)式白光LED的驅(qū)動芯片AIC1848。AIC1848采用兩倍電荷泵（2XCharge-Pump）提供穩(wěn)定的5V輸出電壓，并以定電壓的方式驅(qū)動并聯(lián)多顆白光LED，操作頻率高達1。8MHz。

AIC1848僅需使用三顆陶瓷電容，并不需使用電感，節(jié)省更多的設計空間。此外，AIC1848內(nèi)設過電流（OCP）及熱關機（ThermalShutdown）的功能，使白光LED驅(qū)動電路具備更可并且更穩(wěn)定的工作系統(tǒng)，提供便攜式系統(tǒng)設計人員并聯(lián)式白光LED最具競爭力的電源解決方案。

東芝白光LED驅(qū)動芯片TB62752AFUG

東芝最大可驅(qū)動8個白光LED的高效率、高精度、高耐壓、低電耗的LED驅(qū)動芯片TB62752AFUG，TB62752AFUG采用了BiCD制程技術(shù)，內(nèi)設了過電壓保護的功能（OVP），最大耐壓電壓為40V，在出現(xiàn)過高電壓的情況下，立即切斷內(nèi)部電路，以保護芯片、白光LED及應用產(chǎn)品的安全，整體電源轉(zhuǎn)換效率高達80％以上，電流誤差值為5％左右。

TB62752AFUG采用了高互換性PIN角的設計。可提供便攜式電玩、移動電話、數(shù)碼相機等內(nèi)建液晶面板背光驅(qū)動能力。TB62752AFUG已于2005年年底量產(chǎn)，采用SOT23-6的封裝技術(shù)。

BCDSemi白光LED驅(qū)動芯片AP3008

BCD串聯(lián)式升壓式的白光LED驅(qū)動芯片AP3008，能滿足LCD背光均勻、低成本、高性能、恒流等要求，從價格上能滿足客戶低成本的要求。AP3008為電流模式的升壓式DC-DC變換器，由1。25V的基準、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、R/S觸發(fā)器、輸出驅(qū)動及功率開關管、過壓保護（OVP）等組成。

AP3008內(nèi)置UVLO電路，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。過壓保護（OVP）電路檢測PWM脈沖輸出的峰值電壓。當PWM脈沖的峰值電壓高于內(nèi)部設置的閥值電壓時，過壓保護（OVP）電路動作并使PWM開關電路Shutdown。若使電路重新工作，可在Shutdownpin或Vinpin施加由低到高的信號即可。

AP3008的基準電壓不是直接采用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。另由于AP3008采用的高頻36VBipoler制程，在耐壓上遠高于一些CMOS制程的升壓DC/DC變換器。AP3008在輸入3。2V時，它可以驅(qū)動4個白光LED，輸出電流最大可達20mA；在輸入5V時，它可以驅(qū)動6個白光LED，輸出電流最大可達20mA。AP3008采用SOT23-5和TSOT23-5封裝，可使IC的高度小于1。1mm和0。9mm。

Austriamicrosystems白光LED驅(qū)動芯片AS3691

austriamicrosystems白光LED驅(qū)動芯片AS3691，能讓設計人員僅透過外部電阻就能設定每個LED信道的運作電流，而LED的亮度則可由四個獨立脈沖寬度調(diào)節(jié)輸入組件控制。每顆AS3691芯片中皆整合了四個獨立運作的電流組件，因此能選擇同時驅(qū)動四個白光LED，可各自輸入400mA的電流，或是僅驅(qū)動一個白光LED輸入1。6安培的電流。AS3691的線性驅(qū)動器能避免電感升壓器所衍生的種種問題，例如電磁干擾或LCD屏幕品質(zhì)的影像閃爍等問題。為提升應用的功率效益，該組件每個信道都含有一個回饋輸出端，能簡單調(diào)整一個或多個外部電源，將整體消耗功率降至最低。

AS3691電流精準度達0。5％，相當適用于采用RGB背光的液晶屏幕等精密的色彩管理應用。此外，AS3691還能搭配各種彩色LED設定，如RGGB或RGBA。其電流輸入組件支持15V電壓范圍，允許極高的LED電源電壓，且最高電壓值僅受整個產(chǎn)品的最高消耗功率所限制。AS3691采用小型QFN4？封裝，將整體功耗控制在最小范圍內(nèi)。

CatalystSemiconductor高效白光LED驅(qū)動芯片CAT3691

CatalystSemiconductor擴展其固態(tài)照明產(chǎn)品系列，推出一種新型高效白光LED驅(qū)動。CAT3691穩(wěn)壓電荷泵可為大尺寸平面、雙LCD顯示提供一致無閃爍現(xiàn)象的背光照明。

CAT3691取代了傳統(tǒng)高亮度背光所需的電感升壓電路，從而簡化了系統(tǒng)設計。由于輸出電流大，CAT3608還可用于驅(qū)動主副屏幕手機顯示，或主顯示屏加低功率相機閃光。每路LED的獨立控制實現(xiàn)了主顯示屏的4個LED和副顯示屏的2個LED的PWM變暗和待機模式。為了降低電池消耗，該組件還具有完全系統(tǒng)關機功能，使得功耗降低到不足1μA。為了與多種亮度控制電路一起使用，該組件還帶有靈活的數(shù)字接口。其低噪聲、1MHz固定頻率控制方案，為使用小外接電容提供可能，從而降低成本和電路板占用。CAT3691針對鋰電池系統(tǒng)進行了優(yōu)化，可以最大限度保證功率傳輸，效率高達90％。該組件還具備CAT3691的效率、低噪聲和雙顯示能力，非常適于手機、智能電話、PDA和數(shù)字相機中的白光LED驅(qū)動。

Vishay高效率白光LED驅(qū)動芯片SiP12401

針對高效率白光LED驅(qū)動應用，Vishay推出了兩款白光LED驅(qū)動芯片SiP12401，能讓手機和數(shù)字相機等便攜式電子設備中的LCD顯示屏白光LED背光等應用中提供高效的可控亮度，效率達80％。

SiP12401升壓控制器芯片使用雙芯鎳氫或堿性以及鋰離子電池來驅(qū)動串聯(lián)的白光LED，無需使用鎮(zhèn)流電阻。該組件支持范圍介于1。8V～5。0V的輸入電壓。采用具有內(nèi)部頻率補償?shù)碾妷耗Ｊ絇WM設計，以幫助減少整體組件數(shù)從而實現(xiàn)更小、更輕的終端產(chǎn)品設計。為延長電池使用時間，SiP12401和轉(zhuǎn)換頻率為600kHz的PWM模式分別可實現(xiàn)80％和75％的高典型效率。LED電流可在外部加以調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)對強度的模擬控制。邏輯控制的待機電流僅為1微安。

Maxim480mA白光LED倍壓芯片MAX1576

Maxim的MAX1576白光LED倍壓芯片，可提供480mA白光LED1x/1。5x/2x電荷泵，用于背光和照相機閃光燈白光LED驅(qū)動。

MAX1576電荷泵可驅(qū)動多達8個白色LED，具有恒定電流調(diào)節(jié)以實現(xiàn)統(tǒng)一的光強度。能夠以30mA的電流驅(qū)動每個主組（LED1-LED4）LED，用于背光。閃光燈組LED（LED5-LED8）是單獨控制的，并能夠以100mA驅(qū)動每個LED（或者總共400mA）。通過使用自適應1x/1。5x/2x電荷泵模式和超低壓差的電流調(diào)節(jié)器，MAX1576能夠在1節(jié)鋰電池的整個電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率。1MHz的固定頻率開關僅需使用非常小的外部組件。MAX1576使用兩個外部電阻設置主LED和閃光燈LED的最大（100％）電流。使用四個控制引腳，通過串行控制或每組2位元邏輯控制用于LED亮度控制。ENM1和ENM2可將主LED的電流設置為最大電流的10％、30％或100％。ENF1和ENF2可將閃光燈LED的電流設置為最大電流的20％、40％或100％。另外，將每一對控制引腳連接到一起可實現(xiàn)單線、串行脈沖亮度控制。MAX1576采用24引腳薄型QFN封裝技術(shù)。

安森美高亮度白光LED驅(qū)動芯片NCP5603

安森美半導體（ONSemiconductor）所推出的高亮度白光LED驅(qū)動芯片NCP5603，是針對手機、相機與其它便攜式消費類電子產(chǎn)品中照明或閃光燈應用。NCP5603透過一個充電泵架構(gòu)，搭配兩個外加陶瓷電容來提供電源轉(zhuǎn)換功能，并免除電源轉(zhuǎn)換時需要大型笨重電感器的問題，采用DFN-10封裝供貨，大小僅3mm？mm？。9mm，其占用面積相當有限，非常適用于厚度較薄的便攜式消費電子產(chǎn)品應用。新LED驅(qū)動器可藉由2。7V～5。5V電池電壓輸入提供給負載穩(wěn)定的電壓輸出，具備1X、1。5X與2X自動運作模式，讓運作效率可達到90％，使得它特別適用于需要較長電池使用時間的低成本低耗電應用中高電流LED驅(qū)動，由于這顆組件能夠容忍高達350mA的高輸出電流脈沖，因此可用來推動功率達1W的高亮度LED，帶來更高的相機閃光燈效率與更佳的畫質(zhì)，組件同時還擁有PWM/EN輸入接腳，適合用來作為點亮控制用途。此外，由于NCP5603不需外部電感來儲存能量，因此還能夠作為低成本小型升壓式直流─直流轉(zhuǎn)換器，提供給手機、MP3播放機或數(shù)碼相機等空間受限應用的4。5V或5V固定電壓輸出。

Arques白光LED驅(qū)動芯片支持兩個LCD背光及FlashLED

ArquesTechnology的AQ913X系列與AQ914X系列白光LED驅(qū)動器，可利用雙信道、雙增益的chargepump來調(diào)節(jié)電流，適用于小尺寸LCD顯示器的LED背光源應用。這些組件可驅(qū)動可編程輸出電流高達120mA的并聯(lián)白光LED；可操作在2。7V～6。0V的鋰離子電池輸入電壓范圍中，并帶有欠壓鎖定功能。新組件還具備650kHz的固定頻率。在典型的折疊照相手機應用中，AQ9133B可以驅(qū)動LCD背光，包括主屏幕和副屏幕，同時按照持續(xù)點亮和瞬間高亮兩種模式來驅(qū)動FlashLED。對FlashLED的驅(qū)動可以提供預閃模式和高亮曝光模式，預閃模式下，手機的主屏幕可維持亮度。

AQ913X、AQ914X系列擁有CurrentRegulationMode以及adaptive自動切換模式，電源電壓足夠時IC維持在LDO（1倍）模式減少輸入電流以提高效率，當LED電流不足時才自動切換至1。5倍（Chargepump）模式，提高電池的使用效率。輸出可支持到兩信道共6個WLED，每個LEDpin最大容許電流可達50mA。