用于多顯示屏背光照明的多用途白光LED驅動器

引言 今年，預計全球將生產超過 6 億部蜂窩電話。這些蜂窩電話不僅是人們的通話工具，現(xiàn)今最新型的蜂窩電話還可用來瀏覽 web、無線傳輸電子郵件、拍照甚至收看流式視頻。消費者對這些“豐富功能”的需求給電話制造商們帶來了越來越大的壓力，它們必須把這些功能放進越來越小的電話中，同時還要保證電池的使用時間。 從圖 1 所示的方框圖中很容易理解，功能越多就需要在不同的功率級有更多的低壓輸出軌。而且，為多個顯示屏提供背光照明以及驅動多種“指示”燈的需求也在增加。例如，手機具有一個主顯示器以用來觀看文本、圖形或照片，一個副顯示器來顯示時間、日期或來電號碼，一個用作照相機閃光燈或為視頻捕捉而置于手電筒模式的白光 led，以及一個照相機在使用時發(fā)出紅光的 led，這種情況并不罕見。 凌特公司電源業(yè)務部產品市場經理 tony armstrong 圖1 最新型蜂窩電話方框圖凌特公司電源業(yè)務部產品 圖2 配置成驅動4個顯示屏的ltc3206 為什么選擇白光 led？ 白光發(fā)光二級管(led)與 ccfl 和電致發(fā)光背光照明器件相比，具有更長的壽命和更低的功耗。大多數(shù) led 廠商都表示其產品在標稱工作條件下具有 10 萬小時的使用壽命，電源輸入到光輸出的效率可高于 80%。自從 1993 年首次發(fā)布藍光 led(波長為470nm)以來，從紫外光到黃光的不同顏色基于氮化物 led 使 led 的應用日趨豐富。不過，只是在最近五、六年的時間里，器件制造商才開發(fā)出可生產白光 led(波長為 430?700nm)所需的化學方法和工藝技術。一般的白光led具有 15?20ma 的標稱驅動電流，典型正向壓降為2.7?4.0v。對于大多數(shù)照明系統(tǒng)來說，需要一個 led 陣列來提供全部所需光強，因此在任何驅動器設計中都必須考慮 led 亮度的準確性和匹配問題。 與此同時，在過去的一段時間里，小型彩色有源矩陣 tft 液晶顯示器(lcd)在蜂窩電話中的使用量一直在激增。這些lcd 用來顯示各種文本數(shù)據(jù)以及圖像和照片。這些顯示器需要小型緊湊和高效的解決方案來驅動為其提供背光照明的白光 led。直到最近，這些需求相互之間一直有些矛盾，不過，最近出現(xiàn)的一些產品使設計人員們有了高性能背光照明技術的選擇。兩種最佳的解決方案是采用低噪聲無電感器型 dc/dc 轉換器(更常見的叫法是電荷泵(charge pump))或采用升壓型 dc/dc 轉換器。這兩種方案之間的主要區(qū)別在于是否需要電感器(磁體)以及 led 是串聯(lián)還是并聯(lián)。led背光驅動器的最佳架構是取決于每個應用的具體需求和限制條件。 一種理想的白光 led 多顯示屏驅動器 因為很多蜂窩電話都處于“空間受限環(huán)境”，那么電荷泵多顯示屏驅動器就成為這類小至中負載電流必須充足而且一定為多個顯示屏供電應用環(huán)境之極佳選擇。而且，電荷泵具有低的高度、小的解決方案占板面積和高轉換效率，以延長電池使用時間及實現(xiàn)一個不高的成本。不過一般的電荷泵 ic 可能有噪聲，而且效率也不高。例如，門控振蕩器電荷泵設計簡單，實現(xiàn)成本低，但是在輸入和輸出端都產生幾乎不可能濾掉的低頻噪聲。在電源輸入端產生的噪聲能干擾無線應用中的射頻(rf)發(fā)送和接收。在輸出端的噪聲能耦合進靈敏的電路，甚至產生聽得見的噪聲。為了解決這些噪聲問題，設計人員們不得不增加一些笨重且昂貴的濾波器。不過，凌特公司的 ltc3206 采用了一種改進的電荷泵解決方案。ltc3206 是高度集成的多顯示屏led控制器，其包含有高效率、低噪聲分數(shù)(fractional)升壓/直接連接電荷泵。 ltc3206 是一種高度集成的多顯示屏 led 控制器，可同時為主、副白光 led 顯示屏以及rgb 彩色 led 顯示屏供電。ltc3206 僅需要 4 個細小的陶瓷電容器和兩個電阻就可以形成一個完整的 3 顯示屏 led 電源和電流控制器。 主、副顯示屏和 rgb 顯示屏的最大電流獨立設定，而每個 led 的電流由一個內部電流源控制。所有顯示屏的調光和導通/關斷控制都通過一個 i2c 串行接口實現(xiàn)。兩個輔助led 引腳可以獨立地分配給主顯示屏或副顯示屏，增加了設計的靈活性。主、副顯示屏的調光范圍都是 128:1，而每個紅、綠和藍光 led 都具有 16 種調光狀態(tài)，從而產生 4096 種顏色組合。另外，為了滿足大電流照相機閃光燈的需求，ltc3206 還能通過電荷泵(cpo引腳)