選擇用于無(wú)線產(chǎn)品的LED驅(qū)動(dòng)

　　最近幾年內(nèi)，手機(jī)照明發(fā)生了巨大變化。從終端客戶點(diǎn)的角度來(lái)看，并沒(méi)有太大變化-他們可能只是發(fā)現(xiàn)顯示屏變大了，指示燈變多了或者照相時(shí)有了閃光。從技術(shù)角度來(lái)看，創(chuàng)造照明特性的挑戰(zhàn)很棘手，而且以后會(huì)越來(lái)越棘手。現(xiàn)在，手機(jī)照明方面最大的技術(shù)挑戰(zhàn)在于：
● 合理劃分系統(tǒng)中的LED驅(qū)動(dòng)
● 限制功耗
● 輻射噪聲
● 控制接口和可編程性
● 安全問(wèn)題
● 外部元件的尺寸
● 系統(tǒng)成本

顯示器背光
　　根據(jù)手機(jī)的不同，顯示屏背光LED驅(qū)動(dòng)要求在簡(jiǎn)單的4 LED驅(qū)動(dòng)到更復(fù)雜的、最多可驅(qū)動(dòng)10個(gè)LED的雙顯示器（主屏和子屏）背光驅(qū)動(dòng)器之間變化。根據(jù)手機(jī)生產(chǎn)廠商的不同，LED驅(qū)動(dòng)或者是顯示屏的一部分，或者就安裝在電話主板上。一小部分電話具有有機(jī)LED（OLED）顯示器，它沒(méi)有背光LED，但卻要求有用于照明的偏置電壓。
　　大多數(shù)的討論都是在并聯(lián)和串聯(lián)之間做選擇的問(wèn)題。遺憾的是，這個(gè)問(wèn)題并沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)單的答案。通常，一個(gè)帶有LED吸收電流或電流源的電荷泵AC/DC變換器可以提供最小的解決方案（無(wú)需電感）。并行LED驅(qū)動(dòng)器的效率隨輸入電壓范圍的變化而變化。多模電荷泵在鋰離子電池電壓范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)75%~90%的LED效率。并聯(lián)的不足在于增加PWC上了的布線數(shù)量。過(guò)去，匹配是一個(gè)主要參數(shù)，但是現(xiàn)在新的電路結(jié)構(gòu)可以在LED分支間實(shí)現(xiàn)0.2%的匹配。串聯(lián)要求具有一個(gè)磁性DC-DC轉(zhuǎn)換器，可根據(jù)LED數(shù)量和最大正向電壓規(guī)格將電池電壓提高到16~20V。這類應(yīng)用中的電感的尺寸一般是3.5mm×3.5mm× 1mm，而且規(guī)定輸出電容電壓要達(dá)到25V。因此，系統(tǒng)尺寸要大于類似的電荷泵應(yīng)用。磁性解決方案提供了出色的匹配（每個(gè)LED都有類似的電流）和更高的LED總效率（80%~95%）。
　　一些手機(jī)生產(chǎn)商已在基帶功率管理單元上添加了LED驅(qū)動(dòng)器特性。在某些情況下，它是一個(gè)經(jīng)濟(jì)的解決方案，但是不夠靈活。電話設(shè)計(jì)中照明要求的變化很快，PMU推動(dòng)的LED驅(qū)動(dòng)一般設(shè)計(jì)用于打開或關(guān)閉一定數(shù)量的LED。如果PMU不能驅(qū)動(dòng)背光，就需要一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)-而且如果會(huì)增加系統(tǒng)成本，就不會(huì)使用PMU功能。
　　如果LED驅(qū)動(dòng)位于顯示器模塊中，系統(tǒng)高度就成為一個(gè)決定因素。到目前為止，電荷泵解決方案是最佳的，但新的電感將要達(dá)到0.8mm厚。同時(shí)，還可以使用芯片電感，或利用電荷泵或磁性DC-DC來(lái)創(chuàng)建薄型顯示器。另外需要考慮的因素是控制接口-單啟動(dòng)、雙啟動(dòng)、I2C或SPI接口。大多數(shù)電話中都有串行接口，可以實(shí)現(xiàn)最方便靈活的控制功能。
　　不久的將來(lái)，背光顏色飽合度將成為一個(gè)主要的區(qū)別因素。手持式設(shè)備中的高分辨率相機(jī)和數(shù)字電視需要更好的顯示器和背光技術(shù)。大OLED顯示器曾經(jīng)承諾要改變顯示器技術(shù)，但至今也沒(méi)實(shí)現(xiàn)。從高質(zhì)量電視中分離出來(lái)的新RGB LED背光技術(shù)也將在小型顯示器中提供更亮的顏色。雖然技術(shù)很新，但是與白色LED（NTSC比為70%）相比，它可以提供高達(dá)110%的NTSC顏色飽合度。
　　高效率顯示器背光不光可以通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)器或LED來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)該在可以降低功耗的環(huán)境光環(huán)境的基礎(chǔ)上控制背光強(qiáng)度。環(huán)境光反饋控制技術(shù)在很大程度上取決于傳感器布局（前、后）、傳感器類型（光電二極管、光電晶體管、傳感器）和必需的特征（直接反饋、過(guò)濾反饋及終端客戶指定的反饋）。環(huán)境光控制的顯示器不僅效率更高，而且還能為終端用戶提供更自然的外觀和感覺(jué)。

手機(jī)上的彩色LED驅(qū)動(dòng)
　　彩色LED一般用作指示燈-來(lái)電會(huì)將LED變成紅色，收到短信息則變成紫色等等。這樣的LED驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品很廣泛，從簡(jiǎn)單的控制器（無(wú)升壓轉(zhuǎn)換器）到完整的LED驅(qū)動(dòng)（有升壓轉(zhuǎn)換器）。許多新的功率管理單元都集成了能夠用于驅(qū)動(dòng)彩色LED的GPIO。
　　指示燈不僅用于彩色LED。它們還可用于娛樂(lè)、警告標(biāo)識(shí)、鍵區(qū)引導(dǎo)或者電話裝飾。庫(kù)存跟蹤燈就是一個(gè)很好的例子，用戶可以根據(jù)自己的喜好給庫(kù)存編上相應(yīng)的顏色。在鍵盤上，RGBLED能夠用于照亮鍵盤的特定區(qū)域，以便在鍵盤上輕松實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。在MP3模式下，電話鍵盤控制音量或跟蹤燈就會(huì)按照與其它鍵盤不同的顏色來(lái)顯示。

圖. Flash LED驅(qū)動(dòng)-問(wèn)題所在。

　　具有更多彩色LED的缺陷在于功耗、布線困難（空間和噪聲）和增加了控制軟件。很多情況下，可以使用內(nèi)置到DSP和升壓電路中的分立彩色LED驅(qū)動(dòng)器。優(yōu)勢(shì)在于具有最大的靈活性、本地布線、現(xiàn)有的串行接口（I2C或者SPI）以及降低了功耗。因?yàn)樵谑謾C(jī)的待機(jī)模式下指示LED都是開著的，這樣就縮短了待機(jī)時(shí)間，所以彩色LED驅(qū)動(dòng)的功耗就特別重要。通常，LED驅(qū)動(dòng)器是由基帶或者功率管理IC來(lái)控制的，這樣就提高了待機(jī)電流?？刂圃蕉啵囊簿驮礁?。新的彩色LED驅(qū)動(dòng)可以通過(guò)內(nèi)置命令序列來(lái)實(shí)現(xiàn)最少的控制。用戶可以利用類似于C語(yǔ)言的簡(jiǎn)單編碼來(lái)對(duì)時(shí)間延遲、衰減、閃爍、環(huán)路和觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行編程。這些命令被存儲(chǔ)到LED驅(qū)動(dòng)中，根據(jù)所編程序自動(dòng)地打開和關(guān)閉。由于控制是預(yù)先確定的，所以LED驅(qū)動(dòng)能夠優(yōu)化輸出功率，并相應(yīng)地打開或關(guān)閉升壓轉(zhuǎn)換器。這類LED驅(qū)動(dòng)能根據(jù)要求分別實(shí)現(xiàn)單輸出（單獨(dú)指示器）、三輸出（RGB LED）、六輸出（雙RGB）或者十二輸出（四重RGB）。通常，設(shè)備是由串行接口來(lái)控制的，因此不需要額外的GPIO即可進(jìn)行控制。同樣，由于封裝尺寸一般小于2mm×2mm，因此LED驅(qū)動(dòng)的布局也很簡(jiǎn)單。
　　照相手機(jī)很常見。高分辨率照相手機(jī)帶有閃光燈功能，除非在非常黑暗的環(huán)境中使用，否則一般不會(huì)改變圖片質(zhì)量。整合了Flash LED驅(qū)動(dòng)器的新型Flash LED提供了相當(dāng)高的飛行強(qiáng)度，這的確改善了圖片質(zhì)量。遺憾的是，閃光功率越高，就越難完成設(shè)計(jì)。通常，新型LED的功率指標(biāo)約為3~5W，它反應(yīng)了最差情況下的電池電流（2~3Amp）。如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，這樣大的電流將引起電池電壓急劇下降。最好的方法包括最小化布線限制、屏蔽EMI、使用無(wú)線電TX（如果無(wú)線電打開，則關(guān)閉閃光燈），以及應(yīng)用超級(jí)電容。超低電容是電容高達(dá)1F的平板電容。電容可以為Flash LED之類的大電流應(yīng)有存儲(chǔ)能量。閃光燈的LED驅(qū)動(dòng)一般也具有集成式指示LED驅(qū)動(dòng)、安全用閃光定時(shí)器、TX禁用引腳、閃光燈的觸發(fā)引腳和電筒調(diào)節(jié)。將來(lái)，當(dāng)電池電壓范圍降至2.3V（新電池技術(shù)）以下時(shí)，flash LED驅(qū)動(dòng)將需要超級(jí)電容方法。

結(jié)論
　　背光LED、鍵盤LED、flash LED和指示/彩色LED是當(dāng)今電話設(shè)計(jì)中非常重要的一部分。設(shè)計(jì)精良的照明功能和效果會(huì)有很大差異-尤其是終端用戶看來(lái)。設(shè)計(jì)自然的、省電的照明系統(tǒng)極具挑戰(zhàn)性，但是可以利用合適的產(chǎn)品來(lái)克服。照明設(shè)計(jì)始于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和合理劃分，而且產(chǎn)品選擇對(duì)于產(chǎn)品能否取得成功起到很重要的作用。未來(lái)的挑戰(zhàn)在于：
　● 更大、更亮、色彩更豐富、效率更高的顯示器
　● 更亮的相機(jī)閃光燈需要更高的功率和新的功率架構(gòu)
　● 鍵盤/彩色/指示LED驅(qū)動(dòng)將會(huì)具有內(nèi)置特性，來(lái)實(shí)現(xiàn)最高的功效，從而延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間
　● 更高的集成度和空間約束會(huì)提高集成式照明管理單元的普及率
　　滿足未來(lái)的技術(shù)要求并不容易，但幸運(yùn)的是，技術(shù)領(lǐng)袖現(xiàn)在就可以提高實(shí)現(xiàn)更高性能的解決方案。