手机背光驱动芯片设计

输入的最小电 压必须大于该 饱和电压与负 载电压之和， 电路才能正确 地工作
JustinMao 2008-10-28
12
线性调节器（LDO型）举例：
外围电路 极简单 设计方便， 缺点是输入 电压范围 不够宽
JustinMao 2008-10-28
13
二、恒流驱动方式：
通过外部电阻设定 LEDs的满度电流
一、线性调节器（LDO型）：利用工作于线性区的功率三极管或MOS FET作为一 动态可调电阻来控制负载。线性调节器有并联型和串联型 两种
并
串
联
联
来自百度文库
型
型
并联型又名分流型， 当输入电压增大或 LED减少时，通过分 流调节器的电流将会 增大，这将会增大限 流电阻上的压降，以 使通过LED的电流保 持恒定
需串联一个电 阻，效率不高， 且在输入电压变 化范围比较宽的 情况下很难做到 恒定的调节
JustinMao 2008-10-28
LED恒流驱 动方式，是 比较理想的 LED驱动方 式，它能避 免LED正向 电压的改变 而引起电流 变动，同时 恒定的电流 使LED的亮 度稳定外围 电路极简单 设计方便
14
三、开关调节器（DC/DC型）：开关电源是目前能量变换中效率最高的， 可以达到90％以上。Buck、Boost和 Buck-Boost等功率变换器都可以 用于LED的驱动，为了满足LED的恒流驱动，采用检测输出电流而不 是检测输出电压进行反馈控制
白光LED驱动的电荷泵主要有两种类型：电压模式和电流模 式。电压模式可能造成每个LED亮度不匹配的缺点，电流模 式每路单独输出恒定电流，亮度可以较好地匹配，且不需要 外围平衡电阻，大大节省了空间。
JustinMao 2008-10-28
4
目前调光技术主要有两种：PWM调光、Pulse数字调光。
BOOST BUCK
变 换 器
变 换 器
不需要输出滤波电 容，降低了成本。但 是，Buck变换器是降 压变换器，不适用于 输入电压低或者多个 LED串联场合
实现在低输入电压 下对LED的驱动。 优点是这样的驱动 IC输出可以并联使 用，有效的提高单 颗LED功率
JustinMao 2008-10-28
PWM (脉宽调制)调光技术，利用人眼的视觉暂停（80Hz） 原理，以一定的频率和占空比来周期性的控制白光LED的 导通电流在零电流到额定工作电流之间来回切换，也就是 利用宽、窄不同的数字式脉冲，反复开关白光LED驱动器 来改变输出电流，从而调节白光LED的亮度，这种调光方 式就不会产生色移。在应用时，为了确保人眼看不到LED 周期亮灭的情况，PWM信号频率通常会超过100Hz
15 0 1 100% 15/16
1/16
Shutdown
触发脉冲个数的多少对 应不同的LED电流值， 从而调节亮度
JustinMao 2008-10-28
8
关于保护电路
过压保护电路：由于白光LED可能性开路或假焊等情形 的存在，驱动器为了提供恒定电流，都会增加它的输出 电压，此时若无保护电路，输出电压很快就会升高，对 IC或输出电容造成损害。
JustinMao 2008-10-28
5
PWM调光波形与对应的LED电流
示
高电平宽度
意 图
= % 占空比
Duty Cycle
TPWM（ON） 周期 TPWM
实 测 波 形
JustinMao 2008-10-28
6
数字Pulse调光技术：将时序信号存储在内部的寄存器 中，使数据寄存器输出一连串的控制信号，如果需要 改变白光LED的亮度，则重新通过EN／SET对ROM进 行修改即可。相比PWM控制，不需要一直给EN／SET 连续的PWM信号来控制白光LED的亮度，这个特性大 大减轻了微处理器的负担，也减少了噪声。
并联结构中又包括共阴和共阳两种方式
JustinMao 2008-10-28
3
电荷泵解决方案：不需使用任何电感，体积很小，设计也简 单，但输出电压不可能高于输入电压的两倍，故用于并联驱 动方式
电感式解决方案：能驱动六个到10个串联的白光LED，电流 一致性好，连接线仅两根，但频率越高效率越低，体积大， 较贵
LED背光应用
（户外大屏点阵驱动不在本文讲述范围）
JustinMao 2008-10-28
1
JustinMao 2008-10-28
2
相关概念：
Led-Light Emitting Diode，白光LED，其实是利用一种作为其管 芯的蓝光ＬＥＤ所发出的短波长紫蓝光，激发涂布于光学透镜 内壁的荧光材料，进而产生波谱较宽的白色复合光。白光LED 在工作电流一般为20mA时，正向导通电压一般在3.1~3.5V左右。
另外根据IC设计的不同，有的同时还有其它的保护措施 。如过流/短路保护，过热/温保护，等等这些比较容易 理解。
JustinMao 2008-10-28
9
较为重要的几个公式
效率 ：
通道电流匹配度：
电流设定精准度：
LED （VF=3.4V)
IF工作电流
键盘背光 5-10mA
LCD背光 相机闪光灯 15-20mA 100-500mA
手机用各档LED电流
JustinMao 2008-10-28
10
30 25 20 15 10 5
2.5
手机电池实际工作区域
3 .0
3 .3
3 .5
4.0 4.2
使用电荷泵和BUCK-BOOST 的理想设计工作区
手机实际使用工作区
JustinMao 2008-10-28
11
一般LED驱动电路拓扑介绍
JustinMao 2008-10-28
7
脉冲数字调光控制波形
30us < tREADY 0.5us< tHI 0.5us< tLO < 500uS
3ms < tSHDN
EN 0
1 2 3 4 5 14
Shutdown 100% 15/1614/1613/1612/16 3/16 ILEDX
2/16
白光LED驱动电路常用的两种架构：LED以串联方式连接的电 感升压转换电路和以并联连接的电荷泵结构
电荷泵：通过开关阵列、振荡器、逻辑电路、比较控制器实现 电压提升，它是采用电容来存储能量
开关式DC-DC变换器：包括开关器件、误差放大器、反馈电路、 振荡器、保护器及各种逻辑电路，用于驱动白光LED主要是升 压（BOOST）变换器