高效LED背光驅(qū)動(dòng)電源方案設(shè)計(jì)
2012-11-14 10:07:31 來(lái)源:電子工程世界
摘要: 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。
關(guān)鍵字: 白光LED, AP3036, 半導(dǎo)體器件
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)性自身免疫病;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。
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%)
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立锜RT4530A是高效率的白光LED驅(qū)動(dòng)器,設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)作為L(zhǎng)CD屏光源的LED陣列。集成了功率開(kāi)關(guān)的電流模式Boost轉(zhuǎn)換器可驅(qū)動(dòng)6串并聯(lián)連接的LED串,每串可有多達(dá)10只LED連接在一起。
多芯片LED集成封裝是實(shí)現(xiàn)大功率白光LED照明的方式之一。本文歸納了集成封裝的特點(diǎn),從產(chǎn)品應(yīng)用、封裝模式,散熱處理和光學(xué)設(shè)計(jì)幾個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行了介紹,并分析了集成封裝的發(fā)展趨勢(shì),隨著大功率白光LED在照明領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,集成封裝也將得到快速發(fā)展。
國(guó)際上關(guān)于光源對(duì)于白色的顯色研究挺多的,但是大家都還不怎么了解。那么,白度顯色是怎么一回事?為什么大部分白光 LED 不能很好的顯示白色?
美國(guó)研究人員聲稱已經(jīng)成功研發(fā)出更便宜、壽命更持久的白光LED。他們將在近期舉辦的第250屆美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)(ACS)全國(guó)會(huì)議暨博覽會(huì)上討論此項(xiàng)發(fā)明。
就目前來(lái)看,市場(chǎng)上的白光LED其光衰可能是向民用照明進(jìn)軍的首要問(wèn)題之一。什么原因?qū)е铝薒ED的光衰呢?
LED 出現(xiàn)較早,但是其快速發(fā)展需要追溯到上世紀(jì)末期,美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家競(jìng)相展開(kāi)LED 和半導(dǎo)體技術(shù)的研究,推進(jìn)了LED 快速的發(fā)展。
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