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[導(dǎo)讀]LED的發(fā)光亮度是由流經(jīng)LED的電流所決定的,所以確保LED發(fā)光亮度一致的辦法,就是確保流經(jīng)所有LED的電流完全相同。這表示在多顆LED背光時(shí),串聯(lián)的連接方式比并聯(lián)方式有利于取得發(fā)光亮度的一致性。在這種情況下, 對(duì)LED串的電流精度的控制是重要的,它可確??蛻?hù)的產(chǎn)品與產(chǎn)品之間背光LED串的發(fā)光亮度相一致。

LED背光正在成為一股熱潮,涌入人們的生活,從2008年LED背光筆記本電腦的亮相到2009年LED背光液晶電視的華麗登場(chǎng),無(wú)不吸引人們的關(guān)注。對(duì)于中、大尺寸顯示屏的LED背光,必須要解決幾大技術(shù)問(wèn)題,其中最為直接的問(wèn)題就是LED之間發(fā)光亮度的一致性。中、大尺寸顯示屏所需的背光LED顆數(shù)多達(dá)數(shù)十顆至上千顆,如果LED的發(fā)光亮度不一致,就會(huì)造成背光明暗不一,嚴(yán)重影響顯示效果。

  我們知道,LED的發(fā)光亮度是由流經(jīng)LED的電流所決定的,所以確保LED發(fā)光亮度一致的辦法,就是確保流經(jīng)所有LED的電流完全相同。這表示在多顆LED背光時(shí),串聯(lián)的連接方式比并聯(lián)方式有利于取得發(fā)光亮度的一致性。在這種情況下, 對(duì)LED串的電流精度的控制是重要的,它可確??蛻?hù)的產(chǎn)品與產(chǎn)品之間背光LED串的發(fā)光亮度相一致。

  但LED串聯(lián)的數(shù)量不可能太多。在正常發(fā)光亮度下,白光LED兩端的電壓降大約為3.5V,意味著10顆相串聯(lián)的壓降可達(dá)35V。對(duì)14”顯示屏而言,需要用到的LED數(shù)量達(dá)40顆以上,如果全部串聯(lián),則壓降將達(dá)到約140V甚至更高,更不用說(shuō)更大尺寸的顯示屏了。所以,對(duì)中、大尺寸顯示屏而言,完全串聯(lián)的方式是不現(xiàn)實(shí)的,必須用串、并聯(lián)相結(jié)合的方式。而當(dāng)系統(tǒng)以這種方式驅(qū)動(dòng)背光LED串組時(shí),僅僅每路電流都達(dá)到精度要求仍然未必能確保背光的效果,±1%的電流精度意味著各路之間的最大差異可達(dá)2%。除非將電流精度指標(biāo)提的格外高,否則就必須還要限制各路之間的電流差異。通常用電流匹配度來(lái)表示同一系統(tǒng)上多路并聯(lián)輸出之間的最大差異水平,其定義如下:

  Imatch = (Imax-Imin)/Iavg*100%

  即各路電流中的最大值與最小值之差與各路平均值的百分比。

  正因?yàn)橹?、大尺?strong>顯示屏的LED背光有上述最基本的要求,所以需要采用專(zhuān)門(mén)的LED驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)幫助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)背光LED的驅(qū)動(dòng)管理,簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),并且提供更多的控制及保護(hù)功能。華潤(rùn)矽威科技最新推出的PT4112就是這樣一款產(chǎn)品。

  PT4112技術(shù)特點(diǎn)

  PT4112是一款6通道白光LED驅(qū)動(dòng)集成電路,每路最多可串聯(lián)10顆白光LED,因此單顆芯片最多可驅(qū)動(dòng)60顆白光LED。PT4112不但擁有優(yōu)秀的電流精度和電流匹配度,理想的轉(zhuǎn)換效率,以及寬的工作電壓范圍,還集成了豐富的控制功能和全面的保護(hù)功能。PT4112的主要功能和技術(shù)特點(diǎn)如下:

  1. 超高精度。采用專(zhuān)利的設(shè)計(jì)技術(shù)以及先進(jìn)的模擬工藝制程,PT4112的電流精度高達(dá)±2%,6路之間的電流匹配度可高達(dá)±1.5%,這不但在本土原創(chuàng)產(chǎn)品中是首屈一指的,而且完全可以滿(mǎn)足高端筆記本電腦這樣高圖像畫(huà)質(zhì)應(yīng)用的要求。

  2. 高轉(zhuǎn)換效率。通過(guò)采用專(zhuān)利的設(shè)計(jì)技術(shù)和先進(jìn)的模擬工藝制程,PT4112的轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)90%以上。

  3. 寬的工作電壓范圍。5~25V的工作電壓范圍,可以讓工程師們?cè)诟嗟膽?yīng)用中從容選取PT4112,而無(wú)需擔(dān)心工作電壓的影響。

  4. 支持PWM亮度調(diào)光,PWM信號(hào)占空比范圍為0~100%。將PWM信號(hào)輸入到PT4112的BRT端口,可以直接控制LED燈的開(kāi)啟和關(guān)斷。通過(guò)保持調(diào)光關(guān)斷期間電路狀態(tài),輸出電容上的AC紋波可在PWM很大占空比范圍內(nèi)保持很小值,以減少潛在的音頻噪聲。

  5. 各種保護(hù)功能齊全。PT4112具有開(kāi)路過(guò)壓保護(hù)功能、逐開(kāi)關(guān)周期的限流功能、輸出斷路保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)功能、輸入電壓欠壓鎖定功能、以及軟啟動(dòng)功能等。除此之外,PT4112還具有獨(dú)特的FAULT保護(hù)功能,通過(guò)向外部PFET提供驅(qū)動(dòng)信號(hào),只需將此PFET連接在輸入和電感之間,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí),此PFET就能夠?qū)㈦娫矗▽?duì)便攜式應(yīng)用,通常是鋰電池組)和WLED隔離,從而避免電池因泄漏大電流而損壞,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)安全可靠。

  6. 獨(dú)特的斷路自動(dòng)亮度補(bǔ)償功能。這是PT4112別具匠心的設(shè)計(jì),是一項(xiàng)可選功能,通過(guò)PT4112的IFB端口來(lái)設(shè)定。當(dāng)IFB端口懸空時(shí),如果6路輸出中的某1路停止工作,則其余5路電流自動(dòng)增加20%。將IFB端口接地可關(guān)斷此項(xiàng)功能。

  7. 良好的EMI特性。通過(guò)采用專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)技術(shù),PT4112的EMI得到有效抑制。

  典型應(yīng)用電路設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)

  PT4112 應(yīng)用電路設(shè)計(jì)方法如下:

  1. 電流設(shè)定

  輸出的6 路電流通路,每一路通路的最大電流可以達(dá)到25mA。輸出電流大小可以通過(guò)外接在Iset 端口的R1 設(shè)定,選取不同的R1 電阻值即可獲得所需要的輸出電流:

    

  其中R1 是設(shè)定電阻,單位取KΩ,Iset 是所需要的電流,單位取mA。20mA 所對(duì)應(yīng)的電阻取
值即為62KΩ。

  2. 電感的選取

  電感的選擇將是決定整個(gè)系統(tǒng)能否穩(wěn)定工作的重要因素,電感的特性主要有三:感值、DCR 和飽和電流,PT4112 推薦使用的電感范圍為4.7-10μH,在尺寸和封裝允許的情況下推薦使用10μH 電感,因?yàn)檫@樣的選擇系統(tǒng)可以得到更高的效率和更小的紋波。另外,在輸出限流一定的情況下,10μH 的電感也有助于得到較大的輸出電流。升壓電路中,電感的計(jì)算通常按照下列公式計(jì)算:

  電感電流紋波的峰峰值可以這樣計(jì)算:

      由此,電感電流的峰值為:
        
        為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定的工作,通常飽和電流應(yīng)為峰值電流的1.5 倍。
        3. PWM 調(diào)光
        通過(guò)在PT4112 的BRT 端口施加PWM 芯片,可以實(shí)現(xiàn)PWM 調(diào)光。PWM 調(diào)光是對(duì)所有通路同時(shí)有效的,PT4112不支持對(duì)某一路單獨(dú)進(jìn)行PWM 調(diào)光。PWM 信號(hào)的頻率在100Hz~1kHz 范圍內(nèi)比較合適,見(jiàn)圖2。

        4. PCB 布局注意事項(xiàng)
        對(duì)于高頻以及大電流的供電系統(tǒng),PCB 布局會(huì)是非常重要的環(huán)節(jié),所以還應(yīng)遵循以下注
      意事項(xiàng):
        1)Iset 端電阻要盡量靠近芯片,以有效減少噪聲對(duì)電流設(shè)定產(chǎn)生的影響;
        2)輸入電容Cin 和輸出電容Cout 應(yīng)盡量靠近芯片,以保證系統(tǒng)能否穩(wěn)定的工作。
        3)輸入到SW 端,以及SW 端到輸出的走線上會(huì)有最大3 安培的電流,所以走線需要保證相應(yīng)的電流密度。

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