高效LED背光驅(qū)動(dòng)電源方案設(shè)計(jì)

BCD近日推出了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的串聯(lián)式白光LED驅(qū)動(dòng)器AP3036，AP3036提供了簡(jiǎn)單的高達(dá)100KHz脈沖式調(diào)光技術(shù)，系統(tǒng)只需提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖，即可簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)輸出亮度調(diào)節(jié)。它并且整合了肖特基二極管（Diode）于電路內(nèi)，使得系統(tǒng)組件數(shù)量更少，射頻干擾更小。

目前便攜式電子產(chǎn)品的液晶屏幕背光主要是以白光LED為主，白光LED的亮度隨著電流成正比，AP3036提供串連式LED架構(gòu)，最高可以提供8顆白光LED串連所需電壓，AP3036最大的優(yōu)勢(shì)是可以用PWM信號(hào)調(diào)節(jié)LED 亮度，調(diào)光頻率范圍非常寬，可以到100KHz，當(dāng)AP3036使用20KHz以上的頻率調(diào)節(jié)LED亮度時(shí)候，可以跳過(guò)音頻范圍，因此音頻干擾更小，EMI更好。

LED = Light Emitting Diode，發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光；LED = Large Electronic Display，大型電子展示；LED = Lupus erythematosus disseminatus，播散性紅斑狼瘡，一種慢性、特發(fā)性自身免疫??；led是lead的過(guò)去式和過(guò)去分詞，意為“領(lǐng)導(dǎo)，帶領(lǐng)”；俄羅斯Pulkovo機(jī)場(chǎng)的IATA代碼。本詞條主要介紹發(fā)光二極管。

圖1. AP3036/A 典型應(yīng)用

AP3036的轉(zhuǎn)換效率最高可以到達(dá)82%，最低工作電壓達(dá)到2.5V, 可以降低電流消耗并且延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，內(nèi)建的肖特基二極管降低系統(tǒng)所需組件及復(fù)雜度。內(nèi)建的軟啟動(dòng)（Soft start）功能可以降低侵入電流（Inrush current），過(guò)電壓保護(hù)（OVP）及過(guò)電流保護(hù)（OCP）可以確定系統(tǒng)在正常狀態(tài)下工作。

AP3036采用SOT23-6及TSOT-23-6兩種封裝，并有200mV版本和250mV版本（AP3036A），目前這兩種版本都已經(jīng)量產(chǎn)，并開(kāi)始提供樣品和Demo Board。

AP3036簡(jiǎn)介

AP3036是BCD公司最新推出的LED背光專用驅(qū)動(dòng)控制芯片，采用電感結(jié)構(gòu)電流模式升壓控制，提供理想的LED恒流功能和優(yōu)秀的調(diào)整率。AP3036采用串聯(lián)的LED 結(jié)構(gòu)最多可以驅(qū)動(dòng)8LED，通過(guò)一個(gè)電流檢測(cè)電阻實(shí)現(xiàn)LED的恒流功能。輸入電壓范圍達(dá)到2.5V到16V，可以使用單節(jié)的電池或者多節(jié)電池串聯(lián)進(jìn)行系統(tǒng)供電。

AP3036最高工作頻率達(dá)到1.0MHz, 所以可以明顯的減小外部器件的參數(shù)和尺寸，典型的1mm 22uH 電感和0.22uF的輸出電容可以滿足正常的使用條件。

圖2. AP3036/A的管腳圖

8LED 20mA 背光驅(qū)動(dòng)方案

對(duì)于便攜式的電子產(chǎn)品的液晶屏幕背光大部分在8LED 以下，使用的LED為20mA的小封裝結(jié)構(gòu)，所以本方案可以滿足絕大多數(shù)這類(lèi)場(chǎng)合的應(yīng)用。

LED（Light-Emitting-Diode中文意思為發(fā)光二極管）是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場(chǎng)發(fā)光。據(jù)分析，LED的特點(diǎn)非常明顯，壽命長(zhǎng)、光效高、無(wú)輻射與低功耗。LED的光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光頻段，其發(fā)光效率可超過(guò)150lm/W（2010年）。將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效為12lm/W，壽命小于2000小時(shí)，螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/W，壽命小于8000小時(shí)，T5熒光燈則為96lm/W，壽命大約為10000小時(shí)，而直徑為5毫米的白光LED光效可以超過(guò)150lm/W，壽命可大于100000小時(shí)。有人還預(yù)測(cè)，未來(lái)的LED壽命上限將無(wú)窮大。

應(yīng)用電路參考圖1。LED最大電流是通過(guò)FB對(duì)地的一個(gè)電阻RISET確定的。因?yàn)長(zhǎng)ED采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，所以可以保證每個(gè)LED電流相同，并且與每個(gè)LED的導(dǎo)通電壓變化沒(méi)有關(guān)系。LED電流和RISET的關(guān)系由下公式表示：RISET=VFB/ILED，VFB可以在數(shù)據(jù)手冊(cè)里找到。在系統(tǒng)啟動(dòng)瞬間，輸入會(huì)有比較大的涌入電流，為了避免這種情況對(duì)系統(tǒng)和電池產(chǎn)生不良影響。AP3036集成軟啟動(dòng)功能，在0.7ms的時(shí)間內(nèi)緩慢啟動(dòng)來(lái)消除這種影響。

相應(yīng)的Demo Board PCB 如下圖：

圖3 方案PCB Layout

圖4 方案實(shí)物圖

為了避免音頻干擾，AP3036特別增加了高頻調(diào)光功能，PWM調(diào)光的頻率可以高達(dá)100KHz 有效的避免了20KHz以下的音頻干擾。并且保證完美的調(diào)光線性度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，參考下圖5和圖6。

圖5. LED Current vs. PWM Duty

圖6. PWM 調(diào)光波形（VIN=3.6V; ILED=20mA; 8LED; FPWM=100KHz; Duty=50%）