基于AP3029的便攜式數(shù)碼產(chǎn)品背光驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

隨著數(shù)碼產(chǎn)品的飛速發(fā)展和迅速普及，數(shù)碼產(chǎn)品的內(nèi)部器件也面臨了更高的要求。由于大多數(shù)便攜式數(shù)碼產(chǎn)品，例如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP3、PMP以及數(shù)碼相框都會(huì)需要顯示模塊，因而WLED背光驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)也就越來(lái)越受到關(guān)注。它的性能會(huì)直接影響到顯示效果，顯示模塊的壽命及電池的待機(jī)時(shí)間。

為此，很多公司都推出了自己的WLED驅(qū)動(dòng)芯片。這里，我們將以BCD公司的AP3029為例，來(lái)介紹WLED驅(qū)動(dòng)方面的相關(guān)應(yīng)用方案。

AP3029簡(jiǎn)介

AP3029是將開(kāi)關(guān)管與肖特基二極管集成在內(nèi)的PWM（脈沖寬度調(diào)制）模式的升壓型變換器。它僅通過(guò)幾顆外部器件―升壓電感，輸入、輸出電容，反饋電阻來(lái)完成對(duì)負(fù)載WLED的驅(qū)動(dòng)。而且，AP3029有著較高的頻率（1.2MHz），這樣還可以減小外部電感的尺寸，更加節(jié)省了系統(tǒng)的空間。

AP3029輸入電壓為2.5～16V，正常工作時(shí)采用輸出恒定電流控制模式，輸出電流是通過(guò)內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓和外部的反饋電阻來(lái)控制的。其內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓較低，只有200mV，這在一定程度上降低了驅(qū)動(dòng)損耗，提高了工作效率。

AP3029的輸出電壓是由負(fù)載WLED的串聯(lián)個(gè)數(shù)來(lái)決定的，如果輸出WLED出現(xiàn)斷路情況，AP3029會(huì)將輸出電壓自動(dòng)鉗位在27V，實(shí)現(xiàn)過(guò)電壓保護(hù)。

AP3029內(nèi)部有軟啟動(dòng)功能，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，輸出電壓變得很平滑，且輸入沖擊電流也得到了限制。

典型應(yīng)用方案

1 驅(qū)動(dòng)串聯(lián)WLED應(yīng)用方案

通常，小尺寸的顯示屏幕上需要2～6顆 WLED做背光，普通WLED一般工作在3.2V/20mA。圖1為基于AP3029設(shè)計(jì)的6顆串聯(lián)WLED驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)屏幕尺寸不同可以調(diào)整WLED的數(shù)目。

圖1 AP3029驅(qū)動(dòng)串聯(lián)6顆WLED的典型應(yīng)用圖

AP3029 通過(guò)反饋電阻R1對(duì)WLED進(jìn)行恒定電流驅(qū)動(dòng)，ILED=VFB/R1。輸出電壓即六顆WLED的正向電壓，為63.2+0.2=19.4V，輸出功率為388mW。

該典型應(yīng)用方案的參數(shù)如表1所示。

2 驅(qū)動(dòng)并聯(lián)WLED應(yīng)用方案

隨著便攜式數(shù)碼產(chǎn)品顯示屏幕尺寸的增大，顯示模塊所需要WLED的數(shù)量也隨之增加，這樣就對(duì)WLED驅(qū)動(dòng)芯片的性能及驅(qū)動(dòng)能力提出了更高的要求。

AP3029驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)在大尺寸顯示屏的背光驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中得到了充分的發(fā)揮。由于大部分便攜式數(shù)碼產(chǎn)品都由鋰電池供電，單節(jié)鋰電池的輸出電壓范圍通常為3.2～4.2V。所以，驅(qū)動(dòng)6顆以上的WLED通常采取并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式，將輸出電壓控制在合理的范圍內(nèi)。圖2即為AP3029并聯(lián)驅(qū)動(dòng)WLED典型應(yīng)用方案。

圖2 AP3029 驅(qū)動(dòng)并聯(lián)10顆WLED的典型應(yīng)用圖

該應(yīng)用方案的參數(shù)如表2所示。

表3即AP3029在85℃下驅(qū)動(dòng)10顆WLED時(shí)，輸出電流與反饋電壓VFB的關(guān)系。如果AP3029驅(qū)動(dòng)能力足夠，VFB將會(huì)隨著輸出電流的增大基本保持不變。

在該典型應(yīng)用下，正常輸出電流為40mA。從表3的數(shù)據(jù)可以看出，AP3029在85℃下驅(qū)動(dòng)10顆WLED還會(huì)有一定的裕量。所以，AP3029 完全可以滿足驅(qū)動(dòng)10顆WLED的要求。
在并聯(lián)方案中，最值得注意的就是兩排WLED的電流匹配問(wèn)題。假如直接將兩串WLED并聯(lián)，該拓?fù)錄Q定了兩串WLED的正向電壓之和。由圖3可知，WLED的正向壓降VF存在一定的差異，且其工作點(diǎn)附近（IF=20mA）的動(dòng)態(tài)阻抗很小。因此，兩串WLED的正向電流會(huì)存在較大的差異，使輸出電流不能匹配。該情況會(huì)導(dǎo)致兩排WLED的亮度產(chǎn)生明顯差異，嚴(yán)重影響了顯示效果。

為了解決上述問(wèn)題，可以在輸出端使用PNP對(duì)管來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電流的匹配。連接方式見(jiàn)圖3。在這里，要推薦使用集成PNP對(duì)管，且放大系數(shù)β〉〉2，這樣可以保證兩個(gè)PNP管的特征參數(shù)基本一致，減小誤差，達(dá)到更好的均流效果。

圖3 二極管正向電壓正向電流的關(guān)系

表4給出了在不同的輸入電壓下，兩排WLED(每排五個(gè)WLED)在加入均流設(shè)計(jì)前后的電流分配情況。

可以看出，輸出電流經(jīng)過(guò)均流設(shè)計(jì)后，電流分配情況有了本質(zhì)的提高，完全滿足WLED背光驅(qū)動(dòng)中的電流匹配要求。

以上所介紹的AP3029兩種驅(qū)動(dòng)方式，已經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，結(jié)果可行。