中大尺寸LCD屏的LED背光策略

近年來，LED在背光應(yīng)用方面得到了長足發(fā)展，不但在小尺寸LCD顯示屏的背光應(yīng)用中得到普及，而且開始邁入需要更高性能和更長工作時(shí)間的中大尺寸LCD顯示屏背光應(yīng)用，如GPS、P-DVD、數(shù)碼像框(DPF)、及上網(wǎng)本等設(shè)備。

LED背光技術(shù)很多優(yōu)點(diǎn)，包括壽命更長、功耗更低等。更重要的是，LED完全符合環(huán)保要求，不會造成環(huán)境污染等問題。

LED是電流型器件，需要專用的驅(qū)動(dòng)IC。它的亮度與流過的電流成正比。用驅(qū)動(dòng)IC控制LED的電流一般有恒壓源和恒流源兩種方式。前者無法準(zhǔn)確控制LED亮度，而后者則能很好地避免LED離散性帶來的影響，從而精確地控制LED亮度。恒流源控制方式是目前LED驅(qū)動(dòng)的主流模式。下面結(jié)合無錫芯朋微電子有限公司的LED背光驅(qū)動(dòng)電路做一些介紹。

線性恒流驅(qū)動(dòng)又稱LDO均流驅(qū)動(dòng)，這種方法成本最低，且沒有EMI問題，但其主要問題是電池電壓下降到一定值以下時(shí)，亮度將出現(xiàn)明顯變化。因此，這種驅(qū)動(dòng)IC方法一般用于低成本的便攜式產(chǎn)品中。芯朋微電子的AP3600、AP3601、AP3602等就是這樣的驅(qū)動(dòng)IC。

電荷泵混合模式驅(qū)動(dòng)解決了在電池電壓比較低的情況下，輸出電流下降明顯的問題。根據(jù)輸入電壓，芯片工作在線性、1.5X或2X模式。這種方式具有輸入電壓范圍廣、無需電感、體積小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于手機(jī)等小型LCD屏幕。這些驅(qū)動(dòng)IC包括芯朋微電子的AP3324、AP3325等。

跟電荷泵方式相比，PWM恒流驅(qū)動(dòng)模式可以得到比輸入更高的電壓，且驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)，能支持更多數(shù)量的LED，可以應(yīng)用于更大尺寸的產(chǎn)品(如GPS、P-DVD、DPF、及上網(wǎng)本等產(chǎn)品)的LCD背光模塊。芯朋微電子的AP3127、AP3293等就是PWM恒流驅(qū)動(dòng)IC。

AP3127、AP3293是芯朋微電子專為中尺寸LCD屏幕設(shè)計(jì)的升壓型背光LED驅(qū)動(dòng)電路，采用高達(dá)1MHz的工作頻率，允許采用小巧的外部電感和電容元件。LED采用串聯(lián)的連接形式，保證流過每個(gè)LED的電流相同，從而獲得一致的亮度。250mV的反饋電壓使得在電流設(shè)定電阻上消耗的功率很小，盡可能優(yōu)化了在白光LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用時(shí)的效率。

AP3127的開關(guān)管峰值電流可高達(dá)500mA，并且可承受高達(dá)22V的電壓，可驅(qū)動(dòng)一串6個(gè)LED和三串多達(dá)21個(gè)LED，采用SOT23-6L封裝形式。

AP3293的開關(guān)管峰值電流可高達(dá)1,000mA，可承受高達(dá)40V的電壓，驅(qū)動(dòng)一串10個(gè)LED和三串多達(dá)24個(gè)LED，采用SOT23-6L或WDFN8封裝形式。

由于AP3127/3293的反饋電壓僅為250mV，所以電阻上的功耗就很小，效率大大提高，延長了電池的使用時(shí)間。

由于是直接控制輸出電流而不是電壓，當(dāng)負(fù)載電阻變大時(shí)，輸出電壓必須增大以維持恒定的電流。而一旦負(fù)載開路，輸出電壓會立即上升直到超出芯片最大允許電壓，擊穿芯片。傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)芯片一般要求在輸出端與LED并聯(lián)放置一個(gè)齊納二極管來限制輸出電壓。AP3127/3293在設(shè)計(jì)中考慮了負(fù)載開路保護(hù)的問題，在內(nèi)部加入了一個(gè)過壓保護(hù)電路，無需外加二極管保護(hù)。

此外，該芯片支持PWM調(diào)光，利用人眼的視覺暫停原理，以一定的頻率和占空比，周期性地控制白光LED的導(dǎo)通電流在零電流到額定工作電流之間來回切換，從而調(diào)整亮度。與改變驅(qū)動(dòng)電流大小的調(diào)光方式相比，這種調(diào)光方式的優(yōu)點(diǎn)是不會產(chǎn)生色移。在應(yīng)用中，為確保人眼看不到LED閃爍，PWM調(diào)光頻率一般大于100Hz。AP3127/3293支持20Hz~100kHz的調(diào)光頻率范圍，大大方便了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

針對10英寸到12英寸的上網(wǎng)本，芯朋微電子正在研制AP3295。其輸入電壓在4.5V～24V，這使得LED背光模組既可以兼容原來CCFL的輸入電壓，也可以由電池或者適配器直接供電，從而減少電源變換環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)的整體效率。該方案也支持PWM調(diào)光。由于接口兼容，用戶只需將其背光源由CCFL燈管換成鋁基的LED發(fā)光條，同時(shí)將高壓復(fù)雜的交流驅(qū)動(dòng)器換成低壓簡單的直流驅(qū)動(dòng)器即可。其綜合成本與傳統(tǒng)的CCFL背光模塊已非常接近。

AP3127/3293/3295均具有軟啟動(dòng)功能、過壓、欠壓和過溫功能，均采用超小型封裝型式。