手機(jī)白光LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

　　手機(jī)中白光LED驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)常使用兩種架構(gòu)：LED以串聯(lián)方式連接的電感升壓轉(zhuǎn)換電路;每顆LED都通過穩(wěn)定的電流源驅(qū)動(dòng)的電荷泵驅(qū)動(dòng)器。電感解決方案可以帶來最佳的整體效率，而電荷泵方式由于使用小型陶瓷電容作為能量轉(zhuǎn)換器件，因此體積最小。圖1和圖2分別給出了兩種驅(qū)動(dòng)架構(gòu)的典型應(yīng)用電路。當(dāng)前，功率LED的效率不斷地得到提高，降低了背光LED的功耗，因此可以用更少的LED提供更高的光輸出。這意味著兩、三年前需要4顆LED提供背光的1.5寸屏幕，現(xiàn)在只需兩顆功耗只有一半的LED就能夠得到相同的性能。

　　圖2：基于NCP5604A的電荷泵LED驅(qū)動(dòng)電路。

　　為了滿足這個(gè)需求，就需要一顆能夠驅(qū)動(dòng)兩個(gè)LED的新產(chǎn)品，并能以相當(dāng)?shù)偷碾娏髦С制聊槐彻獾牡凸拇龣C(jī)運(yùn)行。為了解決這個(gè)問題，NCP5602/12系列電荷泵LED驅(qū)動(dòng)器件設(shè)計(jì)成可以支持超低電流的ICON模式，同時(shí)能夠通過簡單的單線式或傳統(tǒng)的I2C串行總線提供兩顆LED的普通背光功能。除了支持最新的輕薄封裝趨勢外，這些產(chǎn)品也在設(shè)計(jì)上采用新的極薄型LLGA微封裝技術(shù)(2×2×0.55mm)來支持超薄應(yīng)用。此外，部分改進(jìn)的LED材料與設(shè)計(jì)擁有更低的正向電壓(由3.6V降低到3.1V)，因此對(duì)電感解決方案來說，相同的功率可以驅(qū)動(dòng)更多的LED.而更復(fù)雜的LED驅(qū)動(dòng)器件，如NCP5604A/B就擁有更多的電壓轉(zhuǎn)換模式選擇，提供更優(yōu)化的功率轉(zhuǎn)換，同時(shí)集成電流源的功率耗損也更低，在手機(jī)電源所使用的鋰離子電池的大部分工作時(shí)間內(nèi)達(dá)到85%的轉(zhuǎn)換效率(PLED/Pin)。

　　LED閃光燈已經(jīng)成為照相手機(jī)必備的配置，為此安森美開發(fā)出了NCP5608多重模式電荷泵LED驅(qū)動(dòng)器，能夠驅(qū)動(dòng)4顆LED用于主屏幕與子屏幕的背光，以及可以提供用于驅(qū)動(dòng)1W功率LED的高達(dá)400mA的高電流輸出。這些功能在設(shè)計(jì)上共用一個(gè)高效率的電荷泵轉(zhuǎn)換電路，以便將外接電容的數(shù)目降到最低。

　　由于空間有限，特別是新型超薄直板手機(jī)以及翻蓋手機(jī)，因此這款器件采用4×4×0.75mm的QFN封裝。為了將控制驅(qū)動(dòng)器所需的連線數(shù)降到最低，該器件采用了兩線I2C數(shù)據(jù)總線作為控制配置接口。在驅(qū)動(dòng)閃光燈LED上提供有4個(gè)專用通道，讓引腳能夠以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)一個(gè)高功率LED,或用來驅(qū)動(dòng)數(shù)個(gè)以較低電流工作的閃光燈LED.

　　LED 驅(qū)動(dòng)電路無法省略限流的裝置，限流裝置的阻抗越大，提供給LED驅(qū)動(dòng)電流的條件越好。但是此類元件應(yīng)具備自身承擔(dān)的分壓高，但功耗要小的特性，否則將使具有較高效率的LED 因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路的工作功耗太大而使總體系統(tǒng)的效率大為降低，有悖于節(jié)能高效的宗旨。所以應(yīng)該采用電容、電感或有源開關(guān)電路等高效電路，取代電阻或串聯(lián)穩(wěn)壓電路來作為LED 驅(qū)動(dòng)器的限流主電路，這樣才能保證LED 系統(tǒng)的高效率。

　　應(yīng)用展望

　　當(dāng)許多新興的多媒體與數(shù)據(jù)服務(wù)變得越來越普遍，手機(jī)設(shè)計(jì)工程師也將持續(xù)面臨需要集成更多功能(例如更大的屏幕、百萬像素成像器件、視頻處理以及應(yīng)用協(xié)處理器等)的挑戰(zhàn)，同時(shí)還得滿足移動(dòng)手機(jī)用戶對(duì)待機(jī)與通話時(shí)間的要求，以及使用者對(duì)更長的視頻播放、游戲與網(wǎng)絡(luò)瀏覽的期望，這些都將需要更長的顯示屏使用時(shí)間。幸運(yùn)的是，高亮度LED效率以及創(chuàng)新性LED驅(qū)動(dòng)器件的改進(jìn)將能夠幫助設(shè)計(jì)工程師滿足這些需求，同時(shí)還能符合消費(fèi)者對(duì)重量與尺寸的期望。

　　目前手機(jī)彩屏背光主要采用白光LED(WLED)，WLED 驅(qū)動(dòng)器的功能就是要向WLED 提供恒定電流，減少電池電壓變化時(shí)所引起led 亮度的變化以及不同led 之間的亮度不匹配。這樣的WLED 驅(qū)動(dòng)器隨著時(shí)間的不同，不同的架構(gòu)先后在手機(jī)中得到了大規(guī)模的應(yīng)用。從2003~2005 年，在手機(jī)中流行使用的是電感升壓型WLED 驅(qū)動(dòng)器;2005~2007 年大規(guī)模使用的是分?jǐn)?shù)電荷泵型WLED 驅(qū)動(dòng)器;到2007 年初嶄露頭角、2008 年逐步流行的低壓降恒流型WLED 驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)歷了一系列的發(fā)展歷程。