中大尺寸LCD屏的LED背光策略

近年来，LED在背光应用方面得到了长足发展，不但在小尺寸LCD显示屏的背光应用中得到普及，而且开始迈入需要更高性能和更长工作时间的中大尺寸LCD显示屏背光应用，如GPS、P-DVD、数码像框(DPF)、及上网本等设备。

LED背光技术很多优点，包括寿命更长、功耗更低等。更重要的是，LED完全符合环保要求，不会造成环境污染等问题。

LED是电流型器件，需要专用的驱动IC。它的亮度与流过的电流成正比。用驱动IC控制LED的电流一般有恒压源和恒流源两种方式。前者无法准确控制LED亮度，而后者则能很好地避免LED离散性带来的影响，从而精确地控制LED亮度。恒流源控制方式是目前LED驱动的主流模式。下面结合无锡芯朋微电子有限公司的LED背光驱动电路做一些介绍。

线性恒流驱动又称LDO均流驱动，这种方法成本最低，且没有EMI问题，但其主要问题是电池电压下降到一定值以下时，亮度将出现明显变化。因此，这种驱动IC方法一般用于低成本的便携式产品中。芯朋微电子的AP3600、AP3601、AP3602等就是这样的驱动IC。

电荷泵混合模式驱动解决了在电池电压比较低的情况下，输出电流下降明显的问题。根据输入电压，芯片工作在线性、1.5X或2X模式。这种方式具有输入电压范围广、无需电感、体积小等优点，广泛用于手机等小型LCD屏幕。这些驱动IC包括芯朋微电子的AP3324绕行电感、AP3325等。

跟电荷泵方式相比，PWM恒流驱动模式可以得到比输入更高的电压，且驱动能力更强，能支持更多数量的LED，可以应用于更大一体电感尺寸的产品(如GPS、P-DVD、DPF、及上网本等产品)的LCD背光模块。芯朋微电子的AP3127、AP3293等就是PWM恒流驱动IC。

AP3127、AP3293是芯朋微电子专为中尺寸LCD屏幕设计的升压型背光LED驱动电路，采用高达1MHz的工作频率，允许采用小巧的外部电感和电容元件。LED采用串联的连接形式，保证流过每个LED的电流相同，从而获得一致的亮度。250mV的反馈电压使得在电流设定电阻上消耗的功率很小，尽可能优化了在白光LED驱动应用时的效率。

AP3127的开关管峰值电流可高达500mA，并且可承受高达22V的电压，可驱动一串6个LED和三串多达21个LED，采用SOT23-6L封装形式。

AP3293的开关管峰值电流可高达1,000mA，可承受高达40V的电压，驱动一串10个LED和三串多达24个LED，采用SOT23-6L或WDFN8封装形式。

由于AP3127/3293的反馈电压仅为250mV，所以电阻上的功耗就很小，效率大大提高，延长了电池的使用时间。

由于是直接电感器厂家控制输出电流而不是电压，当负载电阻变大时，输出电压必须增大以维持恒定的电流。而一旦负载开路，输出电压会立即上升直到超出芯片最大允许电压，击穿芯片。传统的驱动芯片一般要求在输出端与LED并联放置一个齐纳二极管来限制输出电压。AP3127/3293在设计中考虑了负载开路保护的问题，在内部加入电感器生产厂家了一个过压保护电路，无需外加二极管保护。

此外，该芯片支持PWM调光，利用人眼的视觉暂停原理，以一定的频率和占空比，周期性地控制白光LED的导通电流在零电流到额定工作电流之间来回切换，从而调整亮度。与改变驱动电流大小的调光方式相比，这种调光方式的优点是不会产生色移。在应用中，为确保人眼看不到LED闪烁，PWM调光频率一般大于100Hz。AP3127/3293支持20Hz~100kHz的调光频率范围，大大方便了系统设计。

针对10英寸到12英寸的上网本，芯朋微电子正在研制AP3295。其输入电压在4.5V～24V，这使得LED背光模组既可以兼容原来CCFL的输入电压，也可以由电池或者适配器直接供电，从而减少电源变换环节，提高系统的整体效率。该方案也支持PWM调光。由于接口兼容，用户只需将其背光源由CCFL灯管换成铝基的LED发光条，同时将高压复杂的交流驱动器换成低压简单的直流驱动标准电感器器即可。其综合成本与传统的CCFL背光模块已非常接近。

AP3127/3293/3295均具有软启动功能、过压、欠压和过温功能，均采用超小型封装型式。

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