探討小型LCD背光的LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

去幾年來，小型彩色LCD顯示屏已經(jīng)被集成到范圍越來越寬廣的產(chǎn)品之中。彩色顯示屏曾被視為手機(jī)的豪華配置，但如今，即便在入門級(jí)手機(jī)中，彩屏已成為一項(xiàng)標(biāo)配。幸好，手機(jī)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模性(全球手機(jī)年出貨量接近10億部)降低了LCD彩色顯示屏的成本，并使它們集成在無論是便攜醫(yī)療設(shè)備、通用娛樂遙控器、數(shù)字相框/圖像查看器、教育玩具，或是最新具有WiFi功能的VoIP無繩電話等其他產(chǎn)品中都具有吸引力。

彩色LCD顯示屏需要白色背光，以便用戶在任何光照環(huán)境下都能正常地觀看。這個(gè)背光子系統(tǒng)包括1個(gè)高亮度白光發(fā)光二極管(LED)陣列、1個(gè)擴(kuò)散器(diffuser)以擴(kuò)散光線和1個(gè)背光驅(qū)動(dòng)器將可用電能穩(wěn)壓為恒定電流以驅(qū)動(dòng)LED.一塊1到1.5英寸的顯示屏可能包含2到4個(gè)LED,而一塊3.5英寸顯示屏則可能輕易地就包含6到10個(gè)LED.對(duì)于LED而言，其光輸出與電流成正比，而且由于LED具有非常陡峭的電流-電壓(I-V)曲線，流過LED的電流緊密匹配是非常重要，這樣才能確保均衡背光，因?yàn)長ED通常分布在LCD顯示屏的一邊。此外，也需要軟件控制讓用戶調(diào)節(jié)亮度，以及針對(duì)周圍光照環(huán)境作出補(bǔ)償。根據(jù)流經(jīng)LED電流的不同，LED的色點(diǎn)(color point)可能會(huì)漂移。因此，將LED電流設(shè)定為固定值并對(duì)LED進(jìn)行脈寬調(diào)制以降低平均光輸出就很普遍。要在手持產(chǎn)品設(shè)計(jì)中集成小型彩色LCD顯示屏并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)成本、性能和電池壽命的恰當(dāng)平衡，存在著一系列需要考慮的因素。

電池供電產(chǎn)品需要優(yōu)化的LED驅(qū)動(dòng)電路架構(gòu)，這些架構(gòu)要處理并存的多項(xiàng)挑戰(zhàn)，如空間受限、需要高能效，以及電池電壓變化-既可能比LED的正向電壓高，也可能低。常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有兩種，分別是LED采用并聯(lián)配置的電荷泵架構(gòu)/恒流源架構(gòu)和LED采用串聯(lián)配置的電感升壓型架構(gòu)。這兩種方案都有需要考慮的折衷因素，如升壓架構(gòu)能夠確保所有LED所流經(jīng)的電流大小相同但需要采用電感進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，而電荷泵架構(gòu)使用小型電容進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，但所有LED并聯(lián)排列得太過緊密以致電流匹配成為均衡背光所面對(duì)的一項(xiàng)棘手問題。圖1展示了這兩種架構(gòu)的示例。

圖1:電荷泵和電感LED驅(qū)動(dòng)器電路圖。