ROHM最新LED背光燈用驅(qū)動(dòng)器技術(shù)

前言>

LED光源已在眾多汽車應(yīng)用中迅速普及。ROHM憑借高效的LED光源驅(qū)動(dòng)技術(shù)，打造了用于尾燈、背光燈以及前照燈的LED驅(qū)動(dòng)器等豐富的產(chǎn)品陣容。在此，將為您介紹用于背光燈的LED驅(qū)動(dòng)器。

車載背光燈用LED驅(qū)動(dòng)器的開發(fā)>

近年來，在車載用顯示器領(lǐng)域，為滿足有害物質(zhì)限制要求，使用水銀的CCFL背光燈正在被LED背光燈迅速取代。另外，儀表盤、汽車導(dǎo)航、音響顯示、后座娛樂等各種車載用顯示器正朝多樣化、大型化方向發(fā)展。在這種趨勢(shì)下，對(duì)于增加LED燈數(shù)量以及高亮度、高調(diào)光率的要求日益高漲。ROHM為滿足LED燈數(shù)量增加的這種發(fā)展趨勢(shì)需求，將實(shí)現(xiàn)高耐壓的升降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器、可多燈驅(qū)動(dòng)小功率LED且實(shí)現(xiàn)了高調(diào)光率的電流驅(qū)動(dòng)器電路內(nèi)置于一枚芯片，擴(kuò)充了LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品陣容。

接下來介紹ROHM開發(fā)的背光燈用LED驅(qū)動(dòng)器BD81A34EFV-M。

BD81A34EFV-M大致由DC/DC轉(zhuǎn)換器部、電流驅(qū)動(dòng)器部、保護(hù)電路部三個(gè)功能塊組成(圖1)。

[圖1] BD81A34EFV-M的框圖

作為背光燈的驅(qū)動(dòng)，首先是由DC/DC轉(zhuǎn)換器，生成一定的電壓。將DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出連接到面板的LED陽極側(cè)，由LED的陰極側(cè)向LED驅(qū)動(dòng)器灌入恒定電流，使LED發(fā)光。為支持小功率的多燈LED驅(qū)動(dòng)，LED的通道數(shù)(可連接的列數(shù))設(shè)計(jì)為4。

通過控制DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)占空比，使輸出達(dá)到高于LED陽極引腳的電平，其中包含了鏈接于電流驅(qū)動(dòng)器的LED段數(shù)部分，也就是由LED產(chǎn)生的VF，通過LED驅(qū)動(dòng)器的誤差放大器進(jìn)行反饋控制，使連接于IC的LED陰極引腳(LED1~4引腳)為1.0V。通過上述控制，電流驅(qū)動(dòng)器部即可保持LED電流恒定。作為面板的亮度調(diào)整之用，輸出的電流具有PWM-dimming(PWM調(diào)光)功能。LED電流的占空比可與外部的PWM信號(hào)輸入同步變化。不僅如此，BD81A34EFV-M還搭載LED開路與短路故障保護(hù)、LED接地故障保護(hù)、DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出過流與過壓保護(hù)功能，完善的保護(hù)電路非常有助于提高面板的可靠性。

上面介紹了DC/DC轉(zhuǎn)換器電路、電流驅(qū)動(dòng)器電路，接下來按順序介紹ROHM的車載LED驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)---防閃爍電路。

升降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器>

面對(duì)車載特有的電池電壓波動(dòng)和多樣化的LED燈數(shù)，以升壓方式和降壓方式很難進(jìn)行LED的閃爍控制與平臺(tái)設(shè)計(jì)，要滿足市場(chǎng)所要求的高可靠性與縮短開發(fā)周期之間的平衡實(shí)屬不易。因此，為了不依賴電池電壓、可以始終穩(wěn)定供給DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓，ROHM采用了一種稱為“REGSPIC結(jié)構(gòu)”的獨(dú)有升降壓方式。下面介紹REGSPIC結(jié)構(gòu)與一般的升降壓方式所用的SEPIC結(jié)構(gòu)相比所具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

① 減少外置部件

圖2表示SEPIC與REGSPIC的電路構(gòu)成。由圖2可見，REGSPIC結(jié)構(gòu)中，面積占有率最高的線圈較少，可實(shí)現(xiàn)小型化和低成本化。另外，減少了電感，還可提高由線圈損耗部分相應(yīng)的效率。

[圖2] SEPIC和REGSPIC的電路構(gòu)成

② 實(shí)現(xiàn)高可靠性

圖2的SEPIC結(jié)構(gòu)中，C1對(duì)于輸出電壓像電荷泵一樣工作，因此，Q1需要達(dá)到DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓

(VOUT)+電池電壓的耐壓水平。另一方面，REGSPIC結(jié)構(gòu)中，由于耐壓達(dá)到DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓和電池電壓二者較高一方以上即可，因此，REGSPIC結(jié)構(gòu)由低耐壓部件組成，更容易控制。

另外，Q2不僅用于升降壓控制，還可作為L(zhǎng)ED陽極和二極管等外置部件接地短路時(shí)切斷與電池間通路的開關(guān)使用，因此，發(fā)生異常時(shí)可保護(hù)外置部件，有助于實(shí)現(xiàn)更高可靠性。而SEPIC結(jié)構(gòu)中，為切斷與電池間的通路，將Q3僅作為開關(guān)使用。

高調(diào)光率的電流驅(qū)動(dòng)器>

為滿足車載面板向高亮度化方向發(fā)展的趨勢(shì)需求，ROHM已完成了高調(diào)光率LED驅(qū)動(dòng)器BD81A34EFV-M的技術(shù)開發(fā)。下面針對(duì)面板的高亮度化為何需要更高的調(diào)光率進(jìn)行說明。面板亮度雖然可以更高，但所要求的最低亮度水平幾乎不變?？紤]到輸出在暗處等人眼不覺疲勞的低亮度的情況，如果最高亮度(調(diào)光率100%)低一些，即使低調(diào)光率也可輸出低亮度，但近年來，面板規(guī)格一般最高亮度都非常高，因此，低亮度輸出時(shí)需要具備高調(diào)光率。

BD81A34EFV-M為了實(shí)現(xiàn)高調(diào)光率，利用ROHM獨(dú)有的技術(shù)提高了電流驅(qū)動(dòng)器輸出LED的響應(yīng)性能。根據(jù)外部PWM輸入占空比對(duì)LED電流進(jìn)行開關(guān)控制。此時(shí)，在PWM信號(hào)低電平時(shí)關(guān)斷電流驅(qū)動(dòng)器電路，在高電平時(shí)導(dǎo)通電流驅(qū)動(dòng)器電路，根據(jù)ON/OFF區(qū)間的時(shí)間比調(diào)整LED電流。輸入PWM與輸出電流完全同步并時(shí)序一致是理想的結(jié)果，只要能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)高亮度。而實(shí)際上，從輸入PWM信號(hào)到電流輸出會(huì)產(chǎn)生電路延遲，由于該延遲，使得無法生成該時(shí)間寬度以內(nèi)的脈沖。