曩昔几年来,小型五颜六色LCD显现屏现已被集成到规模越来越广大的产品之中。五颜六色显现屏曾被视为手机的奢华装备,但现在,即便在入门级手机中,彩屏已成为一项标配。幸亏,手机工业的经济规模性(全球手机年出货量挨近10亿部)降低了LCD五颜六色显现屏的本钱,并使它们集成在无论是便携医疗设备、通用文娱遥控器、数字相框/图画查看器、教育玩具,或是最新具有WiFi功用的VoIP无绳电话等其他产品中都具有吸引力。
五颜六色LCD显现屏需求白色背光,以便用户在任何光照环境下都能正常地观看。这个背光子系统包括1个高亮度白光发光二极管(LED)阵列、1个分散器(diffuser)以分散光线个背光驱动器将可用电能稳压为恒定电流以驱动LED。一块1到1.5英寸的显现屏或许包括2到4个LED,而一块3.5英寸显现屏则或许轻易地就包括6到10个LED。关于LED而言,其光输出与电流成正比,并且由于LED具有十分峻峭的电流-电压(I-V)曲线,流过LED的电流严密匹配是十分重要,这样才干保证均衡背光,由于LED一般散布在LCD显现屏的一边。此外,也需求软件操控让用户调理亮度,以及针对周围光照环境作出补偿。依据流经LED电流的不同,LED的色点(color point)或许会漂移。因而,将LED电流设定为固定值并对LED进行脉宽调制以降低均匀光输出就很遍及。要在手持产品规划中集成小型五颜六色LCD显现屏并然后完本钱钱、功用和电池寿数的恰当平衡,存在着一系列需求考虑的要素。
电池供电产品需求优化的LED驱动电路架构,这些架构要处理并存的多项应战,如空间受限、需求高能效,以及电池电压改变既或许比LED的正向电压高,也或许低。常用的拓扑结构有两种,分别是LED选用并联装备的电荷泵架构/恒流源架构和LED选用串联装备的电感升压型架构。这两种计划都有需求考虑的折衷要素,如升压架构可以保证一切LED所流经的电流巨细相同但需求选用电感进行能量转化,而电荷泵架构运用小型电容进行能量转化,但一切LED并联摆放得过分严密致使电流匹配成为均衡背光所面临的一项扎手问题。图1展现了这两种架构的示例。
挑选白光LED驱动器时,需求考虑到显现屏的运用频率。假如显现屏会被长期背光观看,具有高功率的转化器对电池运用时间就显得至关重要。较大的显现屏需求较多的LED,而显现屏运用时间较长的运用则会从能效更高的升压型拓扑中获益。相反地,假如显现屏仅用于短时间背光,那么功率就或许不是一项要害的规划参数。
LED技能继续快速改善,制作商在运用新的资料、制作技能和LED规划来为平等巨细的电流释出更大的光输出,这样一来,几年前需求4个LED进行背光的显现屏现在或许选用2个LED就能完成相同的背光亮度。不只如此,曩昔一般运用冷阴极荧光灯(CCFL)进行背光的4到7英寸较大显现屏,现在正在转向运用LED进行背光。此外,LED的正向电压正趋向更低。因而,不只需求考虑驱动器制作商的数据表曲线上的驱动器功率,还需求根据选用所选LED对驱动器进行的*估来予以考虑。表1列举了几款LED的一些重要标准,显现了这些LED在正向电压和发光亮度等方面的不同。需求阐明的是,正向电压规模的改变较大,这意味着驱动器的功率应该选用LED标准的极限值来进行*估。
即便各个LED选用10到20mA的极低电流来驱动,流经转化器的峰值电流也显着高得多。这关于电感拓扑结构而言犹为如此,由于峰值开关电流或许是LED均匀电流的10到20倍。因而,需求运用恰当的低损耗布线技能。对电荷泵型拓扑结构而言,电容应该安置在附近驱动器的方位,使回路面积减至最小以防止辐射开关噪声。关于电感升压型转化器而言,输入和输出电容以及电感应设在附近驱动器的方位。此外,电流设定电阻(Rfb)应该直接衔接至芯片的接地,由于内部参阅和检测电压之间的过错解直接影响LED电流精确度。
考虑显现屏在外界高亮度光照条件下的体现,并保证软件调光操控具有满足的动态规模,然后在预期的光照环境下可以充分地对显现屏进行调光。
过错总会产生,假如LED对地开路或短路,驱动器应该怎么处理这个问题?关于电感升压驱动器而言,假如LED串开路,输出就会激增,由于恒定电流会对输出电容进行充电,然后需求过压维护,但这种功用或许会、也或许不会集成在驱动器中。这在工厂测验中或许会成为一个问题,由于显现屏在某些测验过程中或许还未被装置。此外,*估产品敞开时的浪涌条件也很重要,由于此间很多的电流耗费或许将电池电压降低到最低作业阈值之下。选用软启动和/或对不同电路模块进行软件排序就可以将这个问题最小化。
由于用户可调理背光亮度,因而需求考虑显现屏背光估计会在大多数作业时间内的驱动器功率。*估驱动器的功率时,需求考虑LED估计的作业条件、电池电压规模和正向电压改变。电感型驱动器具有更佳的峰值功率,对输入和输出电压改变也有更大的容限。
在一切规划事例中,都应该考虑选用低的等效串联电阻(ESR)X5R或X7R陶瓷电容使损耗降到最低。相同在电感型事例中,(若有外部的)肖特基整流器的正向电压降和电感的ESR会影响功率。举例来说,运用带有0.3 ESR的电感来以20mA电流驱动5个串联的LED时,功率会比带1.3 ESR的电感高5%。当然,这并不是没有价值的,由于电感的ESR越低,供给相同电感值所对应的尺度越大。所幸的是,现在也有许多新式的小尺度电感器,它们容许LED驱动器置于显现器的下面。