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探討中大尺寸LCD屏的LED背光策略

發(fā)布時間:2012-03-28

中心議題:

  • 針對中大尺寸LCD屏的LED背光策略

解決方案:

  • AP3127、AP3293是芯朋微電子設計的升壓型背光LED驅動電路


近年來,LED在背光應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(shù)碼像框(DPF)、及上網(wǎng)本等設備。
     
LED背光技術很多優(yōu)點,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(xiàn)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(chǎn)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(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,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(shù)量的LED,可以應用于更大尺寸的產(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(lián)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(yōu)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(tǒng)的驅動芯片一般要求在輸出端與LED并聯(lián)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(nèi)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(yōu)點是不會產(chǎn)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(tǒng)設計。
     
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(tǒng)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。

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