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手持式消费类电子产品常用LED驱动器

LCD背光用LED工作原理

  要设计LED驱动的应用电路,首先要了解LED的工作原理。LED工作的主要参数是VF、IF,其它相关的是颜色、波长、发光亮度、发光角度、效率、功耗。VF前降电压是为LED发光建立一个正常的工作状态。IF前降电流是促使LED发光,发光亮度与流过的电流成正比例。LED VF标称电压:3.4V±0.2。LED IF工作电流按应用需要选用,LED产品的IF从5-500mA。以手机为例,手机键盘背光、LCD背光、相机闪光灯的IF都不相同(表1),各挡LED不能混用。

表1 手机用各档LED电流:

LED(VF=3.4V)

键盘背光

LCD背光

相机闪光灯

IF工作电流

5-10mA

15-20mA

100-500mA

消费性电子产品常用LED驱动器

  消费性电子产品LCD屏的背光一般是2-8颗LED灯,并联或单颗供电的应用居多。自2000年来,消费性电子产品常用LED驱动器有DC/DC开关稳压器(Boost)、电荷泵(Charge Pump)、恒流源(Constant)和低压差稳压器(LDO)。

  DC/DC开关稳压器是用电感器来储存电能的,而电感器容易发射开关频率,易对射频(RF)发生新的干扰,因此在手机产品中用得较少。电荷泵也是一种开关稳压器,但它是用电容器作电能储能,因而不会发射开关频率,在手机产品中占了最大的份额。LED发光要求IF恒流,恒流源就是针对这个市场而特别设计、生产的,恒流源的价格是电荷泵的50%,因而近年来在普及型手机产品中也占有一定的份额。普及型手机产品苛求成本下降,手机背光驱动单元尚可榨油的就是降低LED驱动器的成本,大多数手机的关机电压设计在电池电压降至3.3V时,因此恒流源就设计成在4.2V-3.3V时恒流输出20-30MmA,3.3V以下输出电流急降。电荷泵的卖点是效率(η),但大多数电荷泵在4.2V-3.3V时其转换效率并不高,当电池电压降到3.0V-2.5V时它的转换效率能达85-90%,可惜在目前大多数的手机方案中并不能发挥其优势。LDO是一个性能很好的低压差稳压器,输出电压稳定,当负载不变时,它流过负载的电流也恒定,基于此原理LDO也是一个很好的LED驱动器。就目前手机用LED驱动IC而言,一个DC/DC(Boost)的售价是USD0.12-0.15,一个电荷泵的售价是USD0.20-0.25,一个恒流源的售价是0.09-0.12,一个LDO只几分美金,对于降低手机背光驱动单元成本,有一定的空间,今年来不少普及型手机都已选用。手机背光LED驱动芯片的演变如图1所示。手机LCD背光如图2。

LED背光驱动器

 手机除了彩屏背光需要LED驱动器,手机的键盘背光,手机相机的闪光灯也需要LED驱动器。其特点是低电压、小电流,因为是以电池为能源的。
没有RF部分的消费电子产品的LCD屏背光驱动可以选用DC/DC开关稳压器,LED一般是串联使用,工作电压略高,工作电流较小。多个LED的串并联可作较大的LCD屏背光源,如图3 LCD电子灯箱。

 

LED背光驱动IC

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