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背光驱动电路的选择策略和应用

来源:启攀微电子(上海)有限公司2006.05.02阅读 2333

       越来越多的便携式消费电子产品配备了彩色显示屏,例如手机、数码相机、PDA、MP3、PMP播放器等,其中手机又占据了这个市场的绝大部分份额CONTROL ENGINEERING China版权所有,从而导致了这两年来中小尺寸显示屏产业链的飞速发展。根据应用的不同,显示屏会有不同的种类,例如TFT-LCD、CSTN-LCD以及OLED显示屏,从市场的应用看,OLED显示屏只是在折叠式手机的副屏以及MP3的市场上占有一定的份额,而市场的主流依然是TFT和CSTNwww.cechina.cn,这两种类型的LCD屏占据了现有的中小尺寸显示屏出货量的绝大部分。本文重点就中小尺寸的LCD显示屏的背光驱动解决方案作一个分析介绍。

        背光驱动的技术分析

       LCD显示屏自身并不发光,为了可以清楚的看到LCD显示屏的内容,需要一定的白光背光源。在中小尺寸LCD显示屏中,一般采用白光LED作为显示屏的背光源。白色LED背光电源由数个白光LED组成,如手机、数

码相机一般仅需要2到3个白光LED,而PDA和PMP则根据其显示屏的面积,可能需要3到6个LED。对背光驱动电路的要求是:

满足背光的亮度要求
整个显示屏亮度均匀(不允许有某一部分较亮、另一部较暗的情况)
亮度可以方便地调节
驱动电路占PCB空间要小
工作效率高
综合成本低
对系统其他模块干扰小

       根据应用场合不同,系统设计者关注的重点可能会有所差别,例如对于低成本的产品方案中,可能会把整个驱动电路的成本放在第一位,对于手机的应用中,白光驱动电路对其他模块是否会产生EMI干扰则是要重点考虑的因素,而在MP3应用中,又有可能对EMI干扰不太关心。

       白光LED驱动器基本上有两种驱动方式:一种是采用电感升压式DC/DC升压变换的原理来驱动,所有的LED串联接在一起,一般也叫做串联型驱动方式;另一种是采用升压式电荷泵驱动电路,所产生的电压一般在5V/4.5V或者是根据LED的正向导通电压而自适应确定的一个电压,所有的LED并联在一起,一般也叫做并联型驱动方式。

      串联驱动电路

     从技术发展的角度看,串联型驱动出现的比较早,技术上也比较成熟。 以启攀微电子的CP2126为例,典型的串联型驱动电路如图一所示:

背光驱动电路的选择策略和应用如图

     以CP2126为例,一般而言,采用串联方式使流过每一个LED的电流都一样,则发光的均匀性好;同时由于其升压原理,所产生的电压依赖于LED导通指定电流时所需要的电压CONTROL ENGINEERING China版权所有,反馈电压CS内部设定为95mV,可以计算出当需要15mA的LED电流时,R1的值应该为:R1=95mV/15mA=6.3ohm

     无论是驱动2个LED还是多达5个LED,都可以通过改变R1的电阻值可以灵活的设定LED的亮度,在SHDN引脚施加一定占空比的PWM控制信号,可以使LED的亮度从不亮到满亮度之间无级可变。

    在CP2126的设计中注意了两个问题:

    1、避免了EMI的干扰问题

    CP2126避免了一般的串联型LED驱动电路中电感和大电流开关所产生的EMI干扰问题,对于例如MP3、PMP之类的应用场合,这个问题可能影响不大,但是在手机应用中CONTROL ENGINEERING China版权所有,EMI干扰会造成手机的接收灵敏度变差。CP2126通过优化了内部电路的设计CONTROL ENGINEERING China版权所有,避免了这个问题。下表对比了两款串联驱动芯片在相同的应用情况下,对手机接收灵敏度的影响。


     可以看到,CP2126的工作与否对手机接收灵敏度的指标几乎没有影响,而芯片X在工作时,由于EMI的干扰造成了手机接收灵敏度的下降。同时,CP2126在输入3.6V驱动3个白光LED的典型应用情况下,可以达到83%的转换效率。

    PCB设计也会对电路性能有比较大的影响。一般而言高频部分的走线应该尽可能的短而粗,对地的过孔尽可能的大而多,在CP2126的相关资料中对此都有比较详细的说明。

     2、内置输出开路保护电路

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