基于AP3031的高效LED背光驅(qū)動(dòng)電源方案

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的便攜設(shè)備開(kāi)始使用中小尺寸(7`~10`)的液晶面板作為顯示輸出裝置。由于便攜設(shè)備電池容量有限，低效率的背光電源方案會(huì)嚴(yán)重縮短設(shè)備的工作時(shí)間，因此如何提高背光驅(qū)動(dòng)的效率顯得至關(guān)重要。與此同時(shí)，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，生產(chǎn)成本也成為考量驅(qū)動(dòng)方案的一個(gè)重要指標(biāo)。

目前業(yè)界通常使用雙級(jí)供電的電源方案為LED提供背光驅(qū)動(dòng)，即從輸入電源通過(guò)一級(jí)降壓電路將電壓降至5V，然后再通過(guò)一級(jí)升壓電路為背光LED提供合適的驅(qū)動(dòng)電壓。這種方案的缺點(diǎn)是使用了兩級(jí)供電，效率低而且成本偏高。

AP3031是BCD公司基于Poly emitter 工藝研制的新一代背光驅(qū)動(dòng)IC，其特點(diǎn)是將芯片供電電壓的最大值由業(yè)界常見(jiàn)的6V提高至20V。基于AP3031耐高壓的特點(diǎn)，本文改進(jìn)了背光驅(qū)動(dòng)的方案，期望能夠提高變換器的效率，同時(shí)降低方案成本。

圖1是常見(jiàn)的升壓型背光驅(qū)動(dòng)，其中輸入電壓Vin=5V，由電池電壓經(jīng)過(guò)一級(jí)降壓電路得到。輸出電壓約為10V，驅(qū)動(dòng)3x13的LED矩陣。使用示波器測(cè)量升壓電路中各個(gè)功率器件的電壓電流波形，可以得到各功率器件的損耗功率，升壓電路的功率損耗分布如圖2所示。

由圖2可以看出，導(dǎo)通損耗占了變換器損耗的最大部分，而導(dǎo)通損耗是電流流過(guò)功率管(圖1中的Q和D)時(shí)產(chǎn)生的損耗。以Q管為例，Q管上的電壓電流波形如圖3所示。

所以Q管的導(dǎo)通損耗PQcON-loss為：

由式1~2可以看出，在輸出功率Pout一定的情況下,輸入電壓與導(dǎo)通損耗成反比，因此選擇較高的輸入電壓可以有效降低功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通損耗，提高變換器效率。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如圖4所示，變換器的效率隨著輸入電壓的增加而增加。最高可至93%，比5V輸入時(shí)提高8%。需要注意的是，此方案中的供電電壓必需要小于輸出電壓，當(dāng)供電電壓高于輸出電壓(如使用三芯鋰電池直接供電)，可采用下面的單級(jí)Sepic變換器方案。