面向小型LCD背光的LED驅(qū)動電路設計技巧
上傳人:Bernie Weir(應用總監(jiān)) 上傳時間: 2010-12-14 瀏覽次數(shù): 734 |
幸好,手機產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟規(guī)模性(全球手機年出貨量接近10億部)降低了LCD彩色顯示屏的成本,并使它們集成在無論是便攜醫(yī)療設備、通用娛樂遙控器、數(shù)字相框/圖像查看器、教育玩具,或是最新具有WiFi功能的VoIP無繩電話等其他產(chǎn)品中都具有吸引力。
彩色LCD顯示屏需要白色背光,以便用戶在任何光照環(huán)境下都能正常地觀看。這個背光子系統(tǒng)包括1個高亮度白光發(fā)光二極管(LED)陣列、1個擴散器(diffuser)以擴散光線和1個背光驅(qū)動器將可用電能穩(wěn)壓為恒定電流以驅(qū)動LED。一塊1到1.5英寸的顯示屏可能包含2到4個LED,而一塊3.5英寸顯示屏則可能輕易地就包含6到10個LED。對于LED而言,其光輸出與電流成正比,而且由于LED具有非常陡峭的電流-電壓(I-V)曲線,流過LED的電流緊密匹配是非常重要,這樣才能確保均衡背光,因為LED通常分布在LCD顯示屏的一邊。此外,也需要軟件控制讓用戶調(diào)節(jié)亮度,以及針對周圍光照環(huán)境作出補償。根據(jù)流經(jīng)LED電流的不同,LED的色點(color point)可能會漂移。因此,將LED電流設定為固定值并對LED進行脈寬調(diào)制以降低平均光輸出就很普遍。要在手持產(chǎn)品設計中集成小型彩色LCD顯示屏并進而實現(xiàn)成本、性能和電池壽命的恰當平衡,存在著一系列需要考慮的因素。
電池供電產(chǎn)品需要優(yōu)化的LED驅(qū)動電路架構,這些架構要處理并存的多項挑戰(zhàn),如空間受限、需要高能效,以及電池電壓變化—既可能比LED的正向電壓高,也可能低。常用的拓撲結構有兩種,分別是LED采用并聯(lián)配置的電荷泵架構/恒流源架構和LED采用串聯(lián)配置的電感升壓型架構。這兩種方案都有需要考慮的折衷因素,如升壓架構能夠確保所有LED所流經(jīng)的電流大小相同但需要采用電感進行能量轉(zhuǎn)換,而電荷泵架構使用小型電容進行能量轉(zhuǎn)換,但所有LED并聯(lián)排列得太過緊密以致電流匹配成為均衡背光所面對的一項棘手問題。圖1展示了這兩種架構的示例。
圖1:電荷泵和電感LED驅(qū)動器電路圖
設計時應做好以下幾點:
1. 評估顯示屏的大概使用時間
選擇白光LED驅(qū)動器時,需要考慮到顯示屏的使用頻率。如果顯示屏會被長時間背光觀看,擁有高效率的轉(zhuǎn)換器對電池使用時間就顯得至關重要。較大的顯示屏需要較多的LED,而顯示屏使用時間較長的應用則會從能效更高的升壓型拓撲中受益。相反地,如果顯示屏僅用于短時間背光,那么效率就可能不是一項關鍵的設計參數(shù)。
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