高效LED背光驱动电源方案设计

出处:wswwozabc 发布于:2011-07-12 20:15:33

  摘要:BCD近日推出了创新设计的串联式白光LED驱动器AP3036,AP3036提供了简单的高达100KHz脉冲式调光技术,系统只需提供宽、窄不同的数字式脉冲,即可简单的实现输出亮度调节。它并且整合了肖特基二极管(Diode)于电路内,使得系统组件数量更少,射频干扰更小。

  目前便携式电子产品的液晶屏幕背光主要是以白光LED为主,白光LED的亮度随着电流成正比,AP3036提供串连式LED架构,可以提供8颗白光LED串连所需电压,AP3036的优势是可以用PWM信号调节LED 亮度,调光频率范围非常宽,可以到100KHz,当AP3036使用20KHz以上的频率调节LED亮度时候,可以跳过音频范围,因此音频干扰更小,EMI更好。

  LED = Light Emitting Diode,发光二极管,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光;LED = Large Electronic Display,大型电子展示;LED = Lupus erythematosus disseminatus,播散性红斑狼疮,一种慢性、特发性自身免疫病;led是lead的过去式和过去分词,意为“领导,带领”;俄罗斯Pulkovo机场的IATA代码。本词条主要介绍发光二极管。

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  图1. AP3036/A 典型应用

  AP3036的转换效率可以到达82%,工作电压达到2.5V, 可以降低电流消耗并且延长电池使用时间,内建的肖特基二极管降低系统所需组件及复杂度。内建的软启动(Soft start)功能可以降低侵入电流(Inrush current),过电压保护(OVP)及过电流保护(OCP)可以确定系统在正常状态下工作。

  AP3036采用SOT23-6及TSOT-23-6两种封装,并有200mV版本和250mV版本(AP3036A),目前这两种版本都已经量产,并开始提供样品和Demo Board。

  AP3036简介

  AP3036是BCD公司推出的LED背光专用驱动控制芯片,采用电感结构电流模式升压控制,提供理想的LED恒流功能和的调整率。AP3036采用串联的LED 结构多可以驱动8LED,通过一个电流检测电阻实现LED的恒流功能。输入电压范围达到2.5V到16V,可以使用单节的电池或者多节电池串联进行系统供电。

  AP3036工作频率达到1.0MHz, 所以可以明显的减小外部器件的参数和尺寸,典型的1mm 22uH 电感和0.22uF的输出电容可以满足正常的使用条件。

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  图2. AP3036/A的管脚图

  8LED 20mA 背光驱动方案

  对于便携式的电子产品的液晶屏幕背光大部分在8LED 以下,使用的LED为20mA的小封装结构,所以本方案可以满足绝大多数这类场合的应用。

  LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的半导体,它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理,而采用电场发光。据分析,LED的特点非常明显,寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,其发光效率可超过150lm/W(2010年)。将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯进行对比,结果显示:普通白炽灯的光效为12lm/W,寿命小于2000小时,螺旋节能灯的光效为60lm/W,寿命小于8000小时,T5荧光灯则为96lm/W,寿命大约为10000小时,而直径为5毫米的白光LED光效可以超过150lm/W,寿命可大于100000小时。有人还预测,未来的LED寿命上限将无穷大。

  应用电路参考图1。LED电流是通过FB对地的一个电阻RISET确定的。因为LED采用串联结构,所以可以保证每个LED电流相同,并且与每个LED的导通电压变化没有关系。LED电流和RISET的关系由下公式表示:RISET=VFB/ILED,VFB可以在数据手册里找到。在系统启动瞬间,输入会有比较大的涌入电流,为了避免这种情况对系统和电池产生不良影响。AP3036集成软启动功能,在0.7ms的时间内缓慢启动来消除这种影响。

  相应的Demo Board PCB 如下图:

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图3 方案PCB Layout

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  图4 方案实物图

  为了避免音频干扰,AP3036特别增加了高频调光功能,PWM调光的频率可以高达100KHz 有效的避免了20KHz以下的音频干扰。并且保证完美的调光线性度和系统稳定性,参考下图5和图6。

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图5. LED Current vs. PWM Duty

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


  

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