兩種LED背光驅(qū)動方案的分析與對比
同時,伴隨著市場的不斷擴大,LED背光驅(qū)動技術(shù)也日趨成熟,背光驅(qū)動方案也越來越多,但萬變不離其宗,在LCD TV領(lǐng)域,LED背光驅(qū)動的主流解決方案仍是電感升壓式DC/DC升壓變換外加恒流控制電路(如圖1所示)。本文將要對比的兩種驅(qū)動方案也屬此類,分別是AP3039+AP3608E(方案1)和AP3608單芯片解決方案(方案2)。
1 方案的比較與測試
1.1 三個芯片簡單的說明
由上表1可知,AP3068在功能上就相當于一個AP3039與一個AP3608E的集成。
1.2 原理分析
在工作原理上,兩種方案完全相同,都是先進行DC-DC升壓轉(zhuǎn)換,然后再對多路輸出電流進行采集并反饋,從而實現(xiàn)恒流控制,詳細的工作原理在許多文獻中均有闡述,在此不再贅述,僅列出兩者的原理圖,以供參考。
1.3 成本比較
從圖2、3可知,兩種解決方案的外圍器件幾乎相同,因此總成本主要取決于幾個芯片之間的差價。實際上,AP3068的價格要小于AP3039與AP3608E的價格之和,也就是說,方案二在成本上更低,更具有價格優(yōu)勢。
1.4 性能比較
對于LCD TV產(chǎn)品,在背光技術(shù)方面有幾個比較受關(guān)注的指標,其一就是背光的均勻性,不允許LCD屏上不同區(qū)域出現(xiàn)明顯的亮度變化,這也就要求每個LED燈串的電流匹配度(Current Match)要高。其二是背光可調(diào)節(jié),用以應(yīng)對不同環(huán)境和消費者個人使用習慣的需求,不允許出現(xiàn)調(diào)節(jié)無反應(yīng)或調(diào)節(jié)后不穩(wěn)定的情況出現(xiàn)。其三是器件溫升不能過高。下面就從這3個方面對這兩種方案分別進行測試與對比。
1)電流匹配度對比
實際應(yīng)用中,輸出電容的大小對各通道電流的均流效果有較大的影響,如果條件允許,該電容值取值越大越好。文中方案輸出電壓46V,各通道設(shè)定輸出電流60mA,總輸出電流約0.48A,采用了220uF/63V的電容值。下表2為兩種方案在穩(wěn)定后各通道的電流測試值(CH1~CH8表示各個Channel,單位:mA):
經(jīng)過計算可得出:方案1的電流匹配度為1.0%;方案2的電流匹配度為0.95%.考慮到儀器測量誤差、器件差異(如采樣電阻為1%精度)等因素,兩個方案的電流匹配度近似相等,也都滿足規(guī)格書的要求(<1.5%)。
2)調(diào)光測試
背光亮度調(diào)節(jié)是LCD TV產(chǎn)品的一個重要功能,不僅要求調(diào)光時輸出穩(wěn)定,而且還要求調(diào)光線性度也要好。下表是這兩種方案的在不同的調(diào)光占空比情況下,所測得的輸出電流的平均值。
從表中數(shù)據(jù)可以看出,在占空比為100%時的電流值并不等于表2中的各通道電流之和,主要原因在于儀器測試誤差所致,這不影響我們對調(diào)光性能的判斷。經(jīng)測試這兩個方案輸出電流波形在關(guān)斷和開通時無過沖無震蕩。因此,這兩種方案都能夠非常理想的實現(xiàn)調(diào)光功能。
3)熱性能對比
器件溫升是一個比較重要的技術(shù)指標,因為它直接關(guān)系到產(chǎn)品的使用壽命,溫升越高壽命越短。但是器件不同溫升標準也不同,因此沒有統(tǒng)一的標準,僅要求器件溫升越低越好,一般在室溫25℃時器件溫升50℃以下都在安規(guī)范圍內(nèi)。
用熱成像儀測試,方案1的最高溫度器件是AP3608E,溫度為47.8℃;方案2的最高溫度器件是AP3068,溫度為52.9℃,兩者相差大約5℃。其原因有幾個方面:(1)如前所述,AP3068相當于一個AP3039與一個AP3608E,除了還承擔AP3608E的恒流損耗,還承擔AP3039的驅(qū)動電流損耗。(2)方案2是一個單芯片方案,熱源集中,散熱條件不如方案1.除此以外,還與PCB Layout有關(guān)系。但總而言之,方案2比方案1的最高器件溫升略高。
通過上述3個方面的對比可知,方案1、2在電性能上并沒有太大差異,最大的差異在器件溫升方面,但也不過略有差異而已。
2 結(jié)論
對于LCD TV中LED背光驅(qū)動的兩種解決方案:AP3039+ AP3608E方案和AP3068單芯片方案,通過工作原理、成本和性能方面的綜合比較可知,AP3068的單芯方案成本更低,溫升略高,如果對溫升要求不苛刻,它是一種更好的選擇。