基于AP3029的便攜式數(shù)碼產(chǎn)品背光驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
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隨著數(shù)碼產(chǎn)品的飛速發(fā)展和迅速普及,數(shù)碼產(chǎn)品的內(nèi)部器件也面臨了更高的要求。由于大多數(shù)便攜式數(shù)碼產(chǎn)品,例如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP3、PMP以及數(shù)碼相框都會(huì)需要顯示模塊,因而WLED背光驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)也就越來越受到關(guān)注。它的性能會(huì)直接影響到顯示效果,顯示模塊的壽命及電池的待機(jī)時(shí)間。
為此,很多公司都推出了自己的WLED驅(qū)動(dòng)芯片。這里,我們將以BCD公司的AP3029為例,來介紹WLED驅(qū)動(dòng)方面的相關(guān)應(yīng)用方案。
AP3029簡介
AP3029是將開關(guān)管與肖特基二極管集成在內(nèi)的PWM(脈沖寬度調(diào)制)模式的升壓型變換器。它僅通過幾顆外部器件—升壓電感,輸入、輸出電容,反饋電阻來完成對(duì)負(fù)載WLED的驅(qū)動(dòng)。而且,AP3029有著較高的頻率(1.2MHz),這樣還可以減小外部電感的尺寸,更加節(jié)省了系統(tǒng)的空間。
AP3029輸入電壓為2.5~16V,正常工作時(shí)采用輸出恒定電流控制模式,輸出電流是通過內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓和外部的反饋電阻來控制的。其內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓較低,只有200mV,這在一定程度上降低了驅(qū)動(dòng)損耗,提高了工作效率。
AP3029的輸出電壓是由負(fù)載WLED的串聯(lián)個(gè)數(shù)來決定的,如果輸出WLED出現(xiàn)斷路情況,AP3029會(huì)將輸出電壓自動(dòng)鉗位在27V,實(shí)現(xiàn)過電壓保護(hù)。
AP3029內(nèi)部有軟啟動(dòng)功能,在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),輸出電壓變得很平滑,且輸入沖擊電流也得到了限制。
典型應(yīng)用方案
1 驅(qū)動(dòng)串聯(lián)WLED應(yīng)用方案
通常,小尺寸的顯示屏幕上需要2~6顆 WLED做背光,普通WLED一般工作在3.2V/20mA。圖1為基于AP3029設(shè)計(jì)的6顆串聯(lián)WLED驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)屏幕尺寸不同可以調(diào)整WLED的數(shù)目。
圖1 AP3029驅(qū)動(dòng)串聯(lián)6顆WLED的典型應(yīng)用圖
AP3029 通過反饋電阻R1對(duì)WLED進(jìn)行恒定電流驅(qū)動(dòng),ILED=VFB/R1。輸出電壓即六顆WLED的正向電壓,為6×3.2+0.2=19.4V,輸出功率為388mW。
該典型應(yīng)用方案的參數(shù)如表1所示。
2 驅(qū)動(dòng)并聯(lián)WLED應(yīng)用方案
隨著便攜式數(shù)碼產(chǎn)品顯示屏幕尺寸的增大,顯示模塊所需要WLED的數(shù)量也隨之增加,這樣就對(duì)WLED驅(qū)動(dòng)芯片的性能及驅(qū)動(dòng)能力提出了更高的要求。
AP3029驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)在大尺寸顯示屏的背光驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中得到了充分的發(fā)揮。由于大部分便攜式數(shù)碼產(chǎn)品都由鋰電池供電,單節(jié)鋰電池的輸出電壓范圍通常為3.2~4.2V。所以,驅(qū)動(dòng)6顆以上的WLED通常采取并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式,將輸出電壓控制在合理的范圍內(nèi)。圖2即為AP3029并聯(lián)驅(qū)動(dòng)WLED典型應(yīng)用方案。
圖2 AP3029 驅(qū)動(dòng)并聯(lián)10顆WLED的典型應(yīng)用圖
該應(yīng)用方案的參數(shù)如表2所示。
表3即AP3029在85℃下驅(qū)動(dòng)10顆WLED時(shí),輸出電流與反饋電壓VFB的關(guān)系。如果AP3029驅(qū)動(dòng)能力足夠,VFB將會(huì)隨著輸出電流的增大基本保持不變。
在該典型應(yīng)用下,正常輸出電流為40mA。從表3的數(shù)據(jù)可以看出,AP3029在85℃下驅(qū)動(dòng)10顆WLED還會(huì)有一定的裕量。所以,AP3029 完全可以滿足驅(qū)動(dòng)10顆WLED的要求。
在并聯(lián)方案中,最值得注意的就是兩排WLED的電流匹配問題。假如直接將兩串WLED并聯(lián),該拓?fù)錄Q定了兩串WLED的正向電壓之和。由圖3可知,WLED的正向壓降VF存在一定的差異,且其工作點(diǎn)附近(IF=20mA)的動(dòng)態(tài)阻抗很小。因此,兩串WLED的正向電流會(huì)存在較大的差異,使輸出電流不能匹配。該情況會(huì)導(dǎo)致兩排WLED的亮度產(chǎn)生明顯差異,嚴(yán)重影響了顯示效果。
為了解決上述問題,可以在輸出端使用PNP對(duì)管來實(shí)現(xiàn)輸出電流的匹配。連接方式見圖3。在這里,要推薦使用集成PNP對(duì)管,且放大系數(shù)β〉〉2,這樣可以保證兩個(gè)PNP管的特征參數(shù)基本一致,減小誤差,達(dá)到更好的均流效果。
圖3 二極管正向電壓正向電流的關(guān)系
表4給出了在不同的輸入電壓下,兩排WLED(每排五個(gè)WLED)在加入均流設(shè)計(jì)前后的電流分配情況。
可以看出,輸出電流經(jīng)過均流設(shè)計(jì)后,電流分配情況有了本質(zhì)的提高,完全滿足WLED背光驅(qū)動(dòng)中的電流匹配要求。
以上所介紹的AP3029兩種驅(qū)動(dòng)方式,已經(jīng)過驗(yàn)證,結(jié)果可行。