低壓便攜設(shè)備背光或閃光LED驅(qū)動(dòng)器方案介紹

白光LED廣泛用于小型液晶顯示器(LCD)面板及鍵盤背光以及指示器應(yīng)用。高亮度LED則用于手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的閃光光源。這些應(yīng)用需要優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)器解決方案，能夠延長(zhǎng)電池使用時(shí)間、減小印制電路板(PCB)面積及高度。在這些應(yīng)用領(lǐng)域，常見的LED驅(qū)動(dòng)器方案涉及線性、電感型或電荷泵型不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，各有其特點(diǎn)。例如，電感型方案總能效最佳；電荷泵方案由于使用低高度陶瓷電容，占用的電路板面積和高度極小；線性方案非常適合色彩指示器以及簡(jiǎn)單的背光應(yīng)用。安森美半導(dǎo)體提供所有這三種類型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的LED驅(qū)動(dòng)器方案(參見圖1)，滿足用戶不同的應(yīng)用需求。

圖1：低壓便攜設(shè)備應(yīng)用的不同LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示例

在電荷泵型方案方面，安森美半導(dǎo)體提供支持不同調(diào)光類型的產(chǎn)品，如單模、雙模、三?；蛩哪ｋ姾杀梅桨傅?，如CAT3200、NCP5602、NCP5612、NCP5623、CAT3606、CAT3616、CAT3626、CAT3603、CAT3604、CAT3614、NCP5603等。以NCP5623為例，這是一款采用2.0 mm×2.0 mm×0.55 mm LLGA-12無(wú)鉛封裝的高能效LED驅(qū)動(dòng)器，帶有I²C接口，內(nèi)置漸進(jìn)調(diào)光功能，特別設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)手機(jī)等便攜產(chǎn)品中的RGB LED裝飾光和增強(qiáng)型LCD背光。NCP5623實(shí)現(xiàn)94%峰值能效和低于1微安的待機(jī)電流，將便攜設(shè)備電池工作時(shí)間延至最長(zhǎng)。對(duì)典型應(yīng)用而言，該器件除了具備極小型IC封裝的優(yōu)勢(shì)之外，兼具僅需4個(gè)無(wú)源元件就能工作的特點(diǎn)。該器件還具備短路和過(guò)壓保護(hù)功能，在LED失效時(shí)保護(hù)系統(tǒng)。

值得一提的是，安森美半導(dǎo)體還提供多款四模電荷泵型LED驅(qū)動(dòng)器，如CAT3636、CAT3637、CAT3604V、CAT3643、CAT3644、CAT3647、CAT3648和NCP5604A/B等。從CAT3648為例，這是安森美半導(dǎo)體的一款擁有專利的高能效四模(Quad-Mode™)自適應(yīng)分?jǐn)?shù)型(fractional) LED驅(qū)動(dòng)器，能以25 mA電流驅(qū)動(dòng)多達(dá)4顆LED(見圖1)，能效高達(dá)92%。這種四模驅(qū)動(dòng)器提供1x、1.33x、1.5x和2x四種模式，與提供1x、1.5x和2x三種模式的大多數(shù)電荷泵型驅(qū)動(dòng)器相比，能效高10%，且無(wú)需額外電容，將LED驅(qū)動(dòng)器性能提升到新的水平。這些驅(qū)動(dòng)器適合在低壓便攜設(shè)備小尺寸LCD背光、LED閃光應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)白光LED。

在電感升壓型方案方面，安森美半導(dǎo)體提供采用PWM調(diào)光方式的不同產(chǎn)品，如輸出電流在20 mA到50 mA之間的CAT32、CAT37、CAT4137、CAT4139、CAT4237、CAT4238和NCP5005、NCP5010，以及提供更大輸出電流的CAT4240(250 mA)、NCP5050(600 mA)和NCP1422(800 mA)等。這些電感升壓型驅(qū)動(dòng)器適合在低壓便攜設(shè)備背光和閃光應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)白光LED。

在線性背光驅(qū)動(dòng)器方案方面，安森美半導(dǎo)體提供2到4個(gè)通道的多款單模LED驅(qū)動(dòng)器，如CAT4002A、CAT4002B、CAT4003B、CAT4004A和CAT4004B等。這些背光驅(qū)動(dòng)器提供32級(jí)調(diào)光控制，提供25 mA的固定或可調(diào)節(jié)輸出電流和低于1 μA的極低關(guān)閉電流，而且沒(méi)有開關(guān)電源噪聲問(wèn)題。這些單模LED驅(qū)動(dòng)器通常作為系統(tǒng)級(jí)方式的一部分，用于設(shè)計(jì)集成低電壓LED和簡(jiǎn)單LED驅(qū)動(dòng)器的背光電路。這些驅(qū)動(dòng)器電路簡(jiǎn)單，幫助延長(zhǎng)電池使用時(shí)間、降低成本(如節(jié)省外部電容)及降低噪聲，為入門級(jí)便攜產(chǎn)品及低成本手機(jī)市場(chǎng)提供一種簡(jiǎn)單的方案。


圖2：CAT4002B應(yīng)用電路圖。

專門用于相機(jī)閃光的LED驅(qū)動(dòng)器方案

值得一提的是，在相機(jī)閃光應(yīng)用中，除了可以使用NCP5005和CAT4134這樣的電感升壓型驅(qū)動(dòng)器，還可以使用NCP5680和CAT3224這樣的電荷泵型驅(qū)動(dòng)器，從而支持高百萬(wàn)像素相機(jī)閃光，以及替代氙氣閃光，配合纖薄設(shè)計(jì)。其中，NCP5680和CAT3224均是基于超級(jí)電容的LED驅(qū)動(dòng)器，分別可提供10 A和4 A的大閃光電流。

實(shí)際上，如今的500萬(wàn)像素或更高分辨率的相機(jī)為了在弱光下拍得高分辨率的照片，需要高亮度的閃光。當(dāng)今的白光LED能夠提供這個(gè)等級(jí)的光能，但需要比相機(jī)電池能提供的能量高出近400%。以安森美半導(dǎo)體的NCP5680為例，這器件配合電池管理一顆超級(jí)電容來(lái)驅(qū)動(dòng)LED閃光至充分亮度，提供達(dá)10 A的大峰值電流。NCP5680中的集成驅(qū)動(dòng)器還管理超級(jí)電容，處理其它峰值功率功能，如變焦、自動(dòng)對(duì)焦、音頻、視頻、無(wú)線傳輸、GPS數(shù)據(jù)讀取及射頻(RF)放大，延長(zhǎng)電池使用時(shí)間而不放棄纖薄型設(shè)計(jì)。NCP5680集成了超級(jí)電容充電、浪涌電流管理和LED電流控制所需的全部電路，節(jié)省設(shè)計(jì)人員的開發(fā)時(shí)間、電路板空間及元器件成本。


圖3：業(yè)界首款單芯片4 A超級(jí)電容LED驅(qū)動(dòng)器CAT3224應(yīng)用電路圖。