智能手機的背光驅(qū)動選擇策略

圖3.10mA輸出的四模分數(shù)電荷泵與電感升壓型背光驅(qū)動效率曲線對比圖。

散熱問題

手機基帶芯片的主頻不斷提高、增加的功能越來越多，手機的功耗越來越大，散熱問題越來越成為手機設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計的初期需要認真考慮的一個關(guān)鍵問題。

手機的熱設(shè)計需要對主要熱源器件進行功耗分析、計算熱源器件的熱距離布局面積以及環(huán)境溫度分析等。PCB布局時需要遵循一些基本的熱設(shè)計原則，比如發(fā)熱較高的器件盡量不放在PCB的角落或者邊緣，增加高發(fā)熱器件下面的鋪地層面積、增加屏蔽罩等。

由于手機屏幕的不斷增大，手機背光模塊的功耗占手機整體功耗的比例也越來越大，手機設(shè)計人員也需要在產(chǎn)品設(shè)計初期考慮背光驅(qū)動模塊的熱設(shè)計。除了背光驅(qū)動模的PCB熱設(shè)計考慮和選擇效率更高的背光驅(qū)動芯片外，手機設(shè)計人員在選擇背光驅(qū)動芯片時還需要特別背光驅(qū)動芯片的封裝熱阻。

芯片的封裝熱阻是衡量封裝將管芯產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至電路板或周圍環(huán)境的能力的一個標準。封裝熱阻和封裝材料（引線框架、模塑材料、管芯粘接材料）、封裝設(shè)計（管芯厚度、裸焊盤、內(nèi)部散熱過孔、所用金屬材料的熱傳導(dǎo)率）有關(guān)。封裝熱阻越大，則表示芯片內(nèi)部的熱不容易傳導(dǎo)，芯片的溫度越高。芯片封裝熱阻一般用θJA來表示，單位是℃/W,芯片封裝熱阻的計算公式為：

θJA=（TJ-TA）/PD

其中TJ為芯片結(jié)溫，TA為環(huán)境溫度，PD為芯片內(nèi)部功耗。已知芯片的封裝熱阻，則可以根據(jù)芯片內(nèi)部的功耗和環(huán)境溫度算出芯片的結(jié)溫。例如一個芯片的封裝熱阻為100℃/W,環(huán)境溫度為25℃時，若芯片內(nèi)部功耗為1W,則芯片的結(jié)溫和環(huán)境溫度差別是100℃，芯片結(jié)溫為125℃。

背光驅(qū)動芯片常見的封裝和封裝熱阻如表2:

表2.背光驅(qū)動常見封裝形式及封裝熱阻。

由于沒有散熱片，SOT23-5L（6L）封裝的封裝熱阻要遠大于其他四種封裝的封裝熱阻，芯片結(jié)溫明顯要高于其他四種封裝。比如在環(huán)境溫度為25℃時，對于輸出驅(qū)動10顆LED,輸出功率大致在0.6W左右（LED導(dǎo)通壓降3.0V,每路LED電流為20mA），若轉(zhuǎn)換效率為75%,則芯片內(nèi)部功耗為0.2W,四種封裝結(jié)溫分別為77℃、40.2℃、35.4℃和34℃。相比采用SOT23-5L（6L）封裝技術(shù)的電感升壓型背光，采用DFN2x2-8L的電感升壓型背光和并聯(lián)背光驅(qū)動的芯片結(jié)溫優(yōu)勢更明顯。

上海艾為的智能機和類智能機背光驅(qū)動系列

上海艾為的背光驅(qū)動產(chǎn)品線是業(yè)界最豐富的產(chǎn)品線之一，針對智能機和類智能機的背光驅(qū)動主要產(chǎn)品見表3.

表3.艾為智能背光驅(qū)動系列。

AW9910STR/DRN和AW9920STR/DNR是上海艾為全新的電感升壓型背光驅(qū)動，采用艾為獨創(chuàng)的EMI抑制技術(shù)、PWM轉(zhuǎn)恒流調(diào)光技術(shù)最大程度減小噪聲輻射，集成恒流控制和恒壓控制雙環(huán)路相比傳統(tǒng)的單電壓控制環(huán)路，LED的恒流輸出電流更穩(wěn)定，不易受干擾。AW9910和AW9920均同時支持SOT23-5L封裝和封裝熱阻更小的DFN2x2-8L封裝。AW9670QNR、AW9358QNR和AW9920DNR的典型應(yīng)用圖分別如圖4、圖5和圖6所示。

圖4.AW9670QNR典型應(yīng)用圖。

圖5.AW9358QNR典型應(yīng)用圖。

圖6.AW9920典型應(yīng)用圖。

總結(jié)

智能機和類智能機的興起使大屏和高清高亮屏成為手機屏幕的主流，本文從手機設(shè)計人員普遍關(guān)心的幾個問題入手，討論了智能時代手機背光驅(qū)動面臨一些問題和挑戰(zhàn)，并對這些挑戰(zhàn)提出了相應(yīng)的應(yīng)對措施和解決方案，以幫助設(shè)計人員設(shè)計出能滿足性能更優(yōu)、占板面積更小、可靠性更高的智能機背光驅(qū)動模塊。