安森美半導(dǎo)體的背光/閃光LED驅(qū)動(dòng)器方案

安森美半導(dǎo)體身為全球高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應(yīng)商，提供涵蓋電感型、電荷泵型、線性等不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的低壓便攜設(shè)備背光或閃光方案。這些方案中，電感型方案可提供最佳的整體能效，電荷泵型方案使用低高度陶瓷電容作為能量轉(zhuǎn)移機(jī)制，占用的電路板面積和高度極小，線性驅(qū)動(dòng)方案則是彩色指示器以及簡(jiǎn)單背光應(yīng)用的理想選擇。這些方案可用于滿足不同應(yīng)用需求。

1)電感升壓及降壓型方案

在電感升壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面，安森美半導(dǎo)體提供采用PWM和/或單線式調(diào)光方式的不同產(chǎn)品，適合在低電壓便攜式設(shè)備背光和閃光應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)白光LED。這些產(chǎn)品包括：輸出電流為20 mA的CAT37、CAT32、CAT4238、CAT4252、CAT4253、CAT4157、CAT4158和CAT4258，輸出電流為40 mA的CAT4137和NCP5005，輸出電流為50 mA的CAT4139，以及更大輸出電流的CAT4240(250 mA)、NCP1422(800 mA)和CAT4131(1.5 A/0.3 A)等。

圖1：電感升壓型方案示例

以NCP5005為例，它是一款緊湊型高效率背光LED升壓驅(qū)動(dòng)器，提供高達(dá)22 V電壓，可為L(zhǎng)CD背光控制、鍵盤背光等應(yīng)用的2至5個(gè)串聯(lián)白光LED供電。其能效高達(dá)90%，關(guān)機(jī)電流1 μA，工作輸入電壓范圍為2.7 V至5.5 V。它內(nèi)置短路和過壓保護(hù)及欠壓切斷功能。其電流可自動(dòng)匹配LCD，所有引腳均為ESD保護(hù)，低EMI輻射。

而在電感降壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案，安森美半導(dǎo)體提供輸出電流高達(dá)1 A的NCP1529白光LED驅(qū)動(dòng)器，應(yīng)用于手電筒/閃光等應(yīng)用。

2)電荷泵型方案

安森美半導(dǎo)體專利的四模(Quad-Mode®)自適應(yīng)分?jǐn)?shù)電荷泵的能效比市場(chǎng)上常規(guī)的三模電荷泵高出提供10%，并減小多達(dá)65%的封裝，將LED驅(qū)動(dòng)器的性能提升到了新的水平。Quad-Mode LED驅(qū)動(dòng)器通?？蔀榛陔姼械腖ED驅(qū)動(dòng)器提供高能效，同時(shí)消除較厚的電感和有害的EMI干擾。

大多數(shù)電荷泵LED驅(qū)動(dòng)器可提供對(duì)應(yīng)于輸出電壓與輸入電壓比的三種操作模式：1倍、1.5倍和2倍;而四模架構(gòu)增加了1.33倍的第四種操作模式，不需要額外的電容和電感。它比三模式電荷泵效率提高了10%以上。

圖2：電荷泵型方案示例

安森美半導(dǎo)體提供總輸出電流10 mA至192 mA的多種產(chǎn)品，涵蓋NCP1840、CAT3661、NCP5612、CAT3647、CAT3200、CAT3200H、CAT3606、CAT3616、CAT3626、CAT3636、CAT3637、CAT3649、CAT3604A、CAT3604V、CAT3614、CAT3644、CAT3648、NCP5623B/C和CAT3643等;還有更大輸出電流的產(chǎn)品NCP5603(200 mA DC，350 mA脈沖)、CAT3612(300 mA)和CAT3224(4閃光燈，400 mA電筒)等。

圖3：四模比三模效率提升10%以上

以多通道LED驅(qū)動(dòng)器NCP1840為例，該器件能夠幫助用戶創(chuàng)建任何照明圖形，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)多達(dá)8顆LED。由于處理器不再需要直接控制各個(gè)獨(dú)立LED，采用NCP1840可簡(jiǎn)化通常由其系統(tǒng)設(shè)計(jì)中處理器來完成的工作;通過統(tǒng)一控制各個(gè)LED亮度及閃爍率的串行接口寫入寄存器或讀取寄存器，能夠方便地進(jìn)行電流及調(diào)光程度編程。LED亮度程度能以對(duì)數(shù)而非線性形式控制，從而使肉眼觀看也沒有亮度失真。NCP1840采用高能效、低噪聲四模電荷泵，能夠延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，非常適合便攜式應(yīng)用。

圖4：NCP1840典型應(yīng)用電路

3)線性驅(qū)動(dòng)方案

安森美半導(dǎo)體還提供多款2至4通道單模線性背光LED驅(qū)動(dòng)器，如CAT4002A、CAT4002B、CAT4003B、CAT4004A和CAT4004B等。這些背光驅(qū)動(dòng)器通過1線EZDim接口提供32級(jí)調(diào)光控制，具有25 mA固定(B型)或可調(diào)(A型)輸出電流和低于1 μA的極低關(guān)斷電流，沒有開關(guān)電源噪聲問題。

這些單模LED驅(qū)動(dòng)器通常作為系統(tǒng)級(jí)方式的一部分，用于設(shè)計(jì)集成低電壓LED和簡(jiǎn)單LED驅(qū)動(dòng)器的背光電路。這些采用薄型微型封裝的驅(qū)動(dòng)器電路簡(jiǎn)單，可延長(zhǎng)電池使用時(shí)間、降低成本(如省去外部電容)及降低噪聲，為入門級(jí)便攜式產(chǎn)品，如手機(jī)、相機(jī)和攝像機(jī)、便攜式游戲及便攜式醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)提供了簡(jiǎn)單的解決方案。

圖5：線性LED驅(qū)動(dòng)器方案示例

圖6：32級(jí)EZDim調(diào)光控制

圖7：CAT4003B線性背光驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用電路

4)相機(jī)閃光專用LED驅(qū)動(dòng)器方案

LED越來越多地應(yīng)用于拍照手機(jī)、智能手機(jī)和氙氣燈泡替代，且光輸出能力不斷提供，從而滿足更高的性能需求。安森美半導(dǎo)體的CAT3612、CAT4131、CAT4134和CAT3224都是這類驅(qū)動(dòng)方案。這些器件分別采用電荷泵、電感升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以提供不同的閃光電流和亮度。

圖8：不同閃光電流和亮度的專用LED驅(qū)動(dòng)器

以CAT4134為例，這是一款大功率電感升壓型雙通道驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，提供2路匹配的LED電流。輸出電流級(jí)別通過2個(gè)電阻之一RSET或RFLASH來控制。當(dāng)FLASH輸入引腳為低(電影模式)，電阻RFLASH設(shè)置LED電流。每個(gè)通道驅(qū)動(dòng)2或3個(gè)白色串聯(lián)LED，并提供1個(gè)可調(diào)節(jié)電流以控制其亮度。支持輸入電壓低至3V，使得器件適合于鋰離子電池的應(yīng)用。