針對中大尺寸LCD屏的LED背光策略

conniede

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

LED背光技術很多優點，包括壽命更長、功耗更低等。更重要的是，LED完全符合環保要求，不會造成環境污染等問題。

LED是電流型器件，需要專用的驅動IC。它的亮度與流過的電流成正比。用驅動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驅動的主流模式。下面結合無錫芯朋微電子有限公司的LED背光驅動電路做一些介紹。

線性恒流驅動又稱LDO均流驅動，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，亮度將出現明顯變化。因此，這種驅動IC方法一般用于低成本的便攜式產品中。芯朋微電子的AP3600、AP3601、AP3602等就是這樣的驅動IC。

電荷泵混合模式驅動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、體積小等優點，廣泛用于手機等小型LCD屏幕。這些驅動IC包括芯朋微電子的AP3324、AP3325等。

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

AP3127、AP3293是芯朋微電子專為中尺寸LCD屏幕設計的升壓型背光LED驅動電路，采用高達1MHz的工作頻率，允許采用小巧的外部電感和電容元件。LED采用串聯的連接形式，保證流過每個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定電阻上消耗的功率很小，盡可能優化了在白光LED驅動應用時的效率。

AP3127的開關管峰值電流可高達500mA，并且可承受高達22V的電壓，可驅動一串6個LED和三串多達21個LED，采用SOT23-6L封裝形式。

AP3293的開關管峰值電流可高達1,000mA，可承受高達40V的電壓，驅動一串10個LED和三串多達24個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間。

由于是直接控制輸出電流而不是電壓，當負載電阻變大時，輸出電壓必須增大以維持恒定的電流。而一旦負載開路，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。傳統的驅動芯片一般要求在輸出端與LED并聯放置一個齊納二極管來限制輸出電壓。AP3127/3293在設計中考慮了負載開路保護的問題，在內部加入了一個過壓保護電路，無需外加二極管保護。

此外，該芯片支持PWM調光，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的導通電流在零電流到額定工作電流之間來回切換，從而調整亮度。與改變驅動電流大小的調光方式相比，這種調光方式的優點是不會產生色移。在應用中，為確保人眼看不到LED閃爍，PWM調光頻率一般大于100Hz。AP3127/3293支持20Hz~100kHz的調光頻率范圍，大大方便了系統設計。

針對10英寸到12英寸的上網本，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節，提高系統的整體效率。該方案也支持PWM調光。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發光條，同時將高壓復雜的交流驅動器換成低壓簡單的直流驅動器即可。其綜合成本與傳統的CCFL背光模塊已非常接近。

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