如何為低壓便攜設(shè)備背光或閃光選擇適合的LED驅(qū)動器方案

白光LED廣泛用于小型液晶顯示器(LCD)面板及鍵盤背光以及指示器應(yīng)用。高亮度LED則用于手機和數(shù)碼相機的閃光光源。這些應(yīng)用需要優(yōu)化的驅(qū)動器解決方案，能夠延長電池使用時間、減小印制電路板(PCB)面積及高度。在這些應(yīng)用領(lǐng)域，常見的LED驅(qū)動器方案涉及線性、電感型或電荷泵型不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，各有其特點。例如，電感型方案總能效最佳；電荷泵方案由于使用低高度陶瓷電容，占用的電路板面積和高度極小；線性方案非常適合色彩指示器以及簡單的背光應(yīng)用。安森美半導(dǎo)體提供所有這三種類型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的LED驅(qū)動器方案(參見圖1)，滿足用戶不同的應(yīng)用需求。

圖1：低壓便攜設(shè)備應(yīng)用的不同LED驅(qū)動器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示例

在電荷泵型方案方面，安森美半導(dǎo)體提供支持不同調(diào)光類型的產(chǎn)品，如單模、雙模、三?；蛩哪ｋ姾杀梅桨傅龋鏑AT3200、NCP5602、NCP5612、NCP5623、CAT3606、CAT3616、CAT3626、CAT3603、CAT3604、CAT3614、NCP5603等。以NCP5623為例，這是一款采用2.0 mm×2.0 mm×0.55 mm LLGA-12無鉛封裝的高能效LED驅(qū)動器，帶有I²C接口，內(nèi)置漸進(jìn)調(diào)光功能，特別設(shè)計用于驅(qū)動手機等便攜產(chǎn)品中的RGB LED裝飾光和增強型LCD背光。NCP5623實現(xiàn)94%峰值能效和低于1微安的待機電流，將便攜設(shè)備電池工作時間延至最長。對典型應(yīng)用而言，該器件除了具備極小型IC封裝的優(yōu)勢之外，兼具僅需4個無源元件就能工作的特點。該器件還具備短路和過壓保護(hù)功能，在LED失效時保護(hù)系統(tǒng)。

值得一提的是，安森美半導(dǎo)體還提供多款四模電荷泵型LED驅(qū)動器，如CAT3636、CAT3637、CAT3604V、CAT3643、CAT3644、CAT3647、CAT3648和NCP5604A/B等。從CAT3648為例，這是安森美半導(dǎo)體的一款擁有專利的高能效四模(Quad-Mode™)自適應(yīng)分?jǐn)?shù)型(fractional) LED驅(qū)動器，能以25 mA電流驅(qū)動多達(dá)4顆LED(見圖1)，能效高達(dá)92%。這種四模驅(qū)動器提供1x、1.33x、1.5x和2x四種模式，與提供1x、1.5x和2x三種模式的大多數(shù)電荷泵型驅(qū)動器相比，能效高10%，且無需額外電容，將LED驅(qū)動器性能提升到新的水平。這些驅(qū)動器適合在低壓便攜設(shè)備小尺寸LCD背光、LED閃光應(yīng)用中驅(qū)動白光LED。

在電感升壓型方案方面，安森美半導(dǎo)體提供采用PWM調(diào)光方式的不同產(chǎn)品，如輸出電流在20 mA到50 mA之間的CAT32、CAT37、CAT4137、CAT4139、CAT4237、CAT4238和NCP5005、NCP5010，以及提供更大輸出電流的CAT4240(250 mA)、NCP5050(600 mA)和NCP1422(800 mA)等。這些電感升壓型驅(qū)動器適合在低壓便攜設(shè)備背光和閃光應(yīng)用中驅(qū)動白光LED。

在線性背光驅(qū)動器方案方面，安森美半導(dǎo)體提供2到4個通道的多款單模LED驅(qū)動器，如CAT4002A、CAT4002B、CAT4003B、CAT4004A和CAT4004B等。這些背光驅(qū)動器提供32級調(diào)光控制，提供25 mA的固定或可調(diào)節(jié)輸出電流和低于1 μA的極低關(guān)閉電流，而且沒有開關(guān)電源噪聲問題。這些單模LED驅(qū)動器通常作為系統(tǒng)級方式的一部分，用于設(shè)計集成低電壓LED和簡單LED驅(qū)動器的背光電路。這些驅(qū)動器電路簡單，幫助延長電池使用時間、降低成本(如節(jié)省外部電容)及降低噪聲，為入門級便攜產(chǎn)品及低成本手機市場提供一種簡單的方案。


圖2：CAT4002B應(yīng)用電路圖。

專門用于相機閃光的LED驅(qū)動器方案

值得一提的是，在相機閃光應(yīng)用中，除了可以使用NCP5005和CAT4134這樣的電感升壓型驅(qū)動器，還可以使用NCP5680和CAT3224這樣的電荷泵型驅(qū)動器，從而支持高百萬像素相機閃光，以及替代氙氣閃光，配合纖薄設(shè)計。其中，NCP5680和CAT3224均是基于超級電容的LED驅(qū)動器，分別可提供10 A和4 A的大閃光電流。

實際上，如今的500萬像素或更高分辨率的相機為了在弱光下拍得高分辨率的照片，需要高亮度的閃光。當(dāng)今的白光LED能夠提供這個等級的光能，但需要比相機電池能提供的能量高出近400%。以安森美半導(dǎo)體的NCP5680為例，這器件配合電池管理一顆超級電容來驅(qū)動LED閃光至充分亮度，提供達(dá)10 A的大峰值電流。NCP5680中的集成驅(qū)動器還管理超級電容，處理其它峰值功率功能，如變焦、自動對焦、音頻、視頻、無線傳輸、GPS數(shù)據(jù)讀取及射頻(RF)放大，延長電池使用時間而不放棄纖薄型設(shè)計。NCP5680集成了超級電容充電、浪涌電流管理和LED電流控制所需的全部電路，節(jié)省設(shè)計人員的開發(fā)時間、電路板空間及元器件成本。


圖3：業(yè)界首款單芯片4 A超級電容LED驅(qū)動器CAT3224應(yīng)用電路圖。