背光驅(qū)動電路的選擇策略和應(yīng)用

1、背光驅(qū)動電電路的選選擇策略略和應(yīng)用用越來越越多的便便攜式消消費電子子產(chǎn)品配配備了彩彩色顯示示屏，例例如手機機、數(shù)碼碼相機、PPDA、MMP3、PPMP播播放器等等，其中中手機又又占據(jù)了了這個市市場的絕絕大部分分份額，從從而導(dǎo)致致了這兩兩年來中中小尺寸寸顯示屏屏產(chǎn)業(yè)鏈鏈的飛速速發(fā)展。根根據(jù)應(yīng)用用的不同同，顯示示屏?xí)杏胁煌牡姆N類，例例如TFFT-LLCD、CCSTNN-LCCD以及及OLEED顯示示屏，從從市場的的應(yīng)用看看，OLLED顯顯示屏只只是在折折疊式手手機的副副屏以及及MP33的市場場上占有有一定的的份額，而而市場的的主流依依然是TTFT和和CSTTN，這這兩種類類型的LLCD屏屏占據(jù)

2、了了現(xiàn)有的的中小尺尺寸顯示示屏出貨貨量的絕絕大部分分。本文文重點就就中小尺尺寸的LLCD顯顯示屏的的背光驅(qū)驅(qū)動解決決方案作作一個分分析介紹紹。 背光驅(qū)動的的技術(shù)分分析LCDD顯示屏屏自身并并不發(fā)光光，為了了可以清清楚的看看到LCCD顯示示屏的內(nèi)內(nèi)容，需需要一定定的白光光背光源源。在中中小尺寸寸LCDD顯示屏屏中，一一般采用用白光LLED作作為顯示示屏的背背光源。白白色LEED背光光電源由由數(shù)個白白光LEED組成成，如手手機、數(shù)數(shù)碼相機機一般僅僅需要22到3個個白光LLED，而而PDAA和PMMP則根根據(jù)其顯顯示屏的的面積，可可能需要要3到66個LEED。對對背光驅(qū)驅(qū)動電路路的要求求是：滿足背背

3、光的亮亮度要求求整個顯顯示屏亮亮度均勻勻（不允允許有某某一部分分較亮、另另一部較較暗的情情況）亮度可可以方便便地調(diào)節(jié)節(jié)驅(qū)動電電路占PPCB空空間要小小工作效效率高 綜合成成本低 對系統(tǒng)統(tǒng)其他模模塊干擾擾小根據(jù)應(yīng)應(yīng)用場合合不同，系系統(tǒng)設(shè)計計者關(guān)注注的重點點可能會會有所差差別,例例如對于于低成本本的產(chǎn)品品方案中中，可能能會把整整個驅(qū)動動電路的的成本放放在第一一位，對對于手機機的應(yīng)用用中，白白光驅(qū)動動電路對對其他模模塊是否否會產(chǎn)生生EMII干擾則則是要重重點考慮慮的因素素，而在在MP33應(yīng)用中中，又有有可能對對EMII干擾不不太關(guān)心心。白光LLED驅(qū)驅(qū)動器基基本上有有兩種驅(qū)驅(qū)動方式式：一種種是采用用

4、電感升升壓式DDC/DDC升壓壓變換的的原理來來驅(qū)動，所所有的LLED串串聯(lián)接在在一起，一一般也叫叫做串聯(lián)聯(lián)型驅(qū)動動方式；另一種種是采用用升壓式式電荷泵泵驅(qū)動電電路，所所產(chǎn)生的的電壓一一般在55V/44.5VV或者是是根據(jù)LLED的的正向?qū)?dǎo)通電壓壓而自適適應(yīng)確定定的一個個電壓，所所有的LLED并并聯(lián)在一一起，一一般也叫叫做并聯(lián)聯(lián)型驅(qū)動動方式。串聯(lián)驅(qū)動動電路從技術(shù)術(shù)發(fā)展的的角度看看，串聯(lián)聯(lián)型驅(qū)動動出現(xiàn)的的比較早早，技術(shù)術(shù)上也比比較成熟熟。 以以啟攀微微電子的的CP221266為例，典典型的串串聯(lián)型驅(qū)驅(qū)動電路路如圖一一所示：以CPP21226為例例，一般般而言，采采用串聯(lián)聯(lián)方式使使流過每每一個L

5、LED的的電流都都一樣，則則發(fā)光的的均勻性性好；同同時由于于其升壓壓原理，所所產(chǎn)生的的電壓依依賴于LLED導(dǎo)導(dǎo)通指定定電流時時所需要要的電壓壓，反饋饋電壓CCS內(nèi)部部設(shè)定為為95mmV，可可以計算算出當(dāng)需需要155mA的的LEDD電流時時，R11的值應(yīng)應(yīng)該為：R195mmV/115mAA=6.3ohhm無論是是驅(qū)動22個LEED還是是多達(dá)55個LEED，都都可以通通過改變變R1的的電阻值值可以靈靈活的設(shè)設(shè)定LEED的亮亮度，在在SHDDN引腳腳施加一一定占空空比的PPWM控控制信號號，可以以使LEED的亮亮度從不不亮到滿滿亮度之之間無級級可變。在CP21126的的設(shè)計中中注意了了兩個問問題：1

6、、避避免了EEMI的的干擾問問題CP221266避免了了一般的的串聯(lián)型型LEDD驅(qū)動電電路中電電感和大大電流開開關(guān)所產(chǎn)產(chǎn)生的EEMI干干擾問題題，對于于例如MMP3、PPMP之之類的應(yīng)應(yīng)用場合合，這個個問題可可能影響響不大，但但是在手手機應(yīng)用用中，EEMI干干擾會造造成手機機的接收收靈敏度度變差。CCP21126通通過優(yōu)化化了內(nèi)部部電路的的設(shè)計，避避免了這這個問題題。下表表對比了了兩款串串聯(lián)驅(qū)動動芯片在在相同的的應(yīng)用情情況下，對對手機接接收靈敏敏度的影影響?？梢钥纯吹?，CCP21126的的工作與與否對手手機接收收靈敏度度的指標(biāo)標(biāo)幾乎沒沒有影響響，而芯芯片X在在工作時時，由于于EMII的干擾擾造

7、成了了手機接接收靈敏敏度的下下降。同同時，CCP21126在在輸入33.6VV驅(qū)動33個白光光LEDD的典型型應(yīng)用情情況下，可可以達(dá)到到83的轉(zhuǎn)換換效率。PCBB設(shè)計也也會對電電路性能能有比較較大的影影響。一一般而言言高頻部部分的走走線應(yīng)該該盡可能能的短而而粗，對對地的過過孔盡可可能的大大而多，在在CP221266的相關(guān)關(guān)資料中中對此都都有比較較詳細(xì)的的說明。2、內(nèi)內(nèi)置輸出出開路保保護(hù)電路路在應(yīng)用用中，有有可能出出現(xiàn)LEED的開開路故障障情況，在在這種情情況下，由由于CSS引腳的的反饋電電壓始終終為0，如如果沒有有保護(hù)電電路，這這種升壓壓型的電電路就會會一直升升壓直到到內(nèi)部的的開關(guān)管管被擊穿穿

8、而損壞壞。所以以，沒有有內(nèi)置開開路保護(hù)護(hù)電路的的芯片會會要求外外部增加加一個ZZeneer二極極管，利利用它的的擊穿來來保護(hù)內(nèi)內(nèi)部的開開關(guān)管。保保護(hù)電路路如下：顯而易易見，這這樣的保保護(hù)電路路又增加加了系統(tǒng)統(tǒng)的成本本和PCCB板的的面積，另另一種保保護(hù)方式式是增加加一個引引腳，采采用如SSOT22366L的封封裝，對對VOUUT的電電壓采樣樣并進(jìn)行行檢測。CCP21126的的設(shè)計可可以保證證外圍應(yīng)應(yīng)用電路路無須做做任何改改動，在在LEDD開路的的情況下下芯片依依然不被被損壞，當(dāng)當(dāng)故障狀狀態(tài)解除除后，芯芯片又可可以正常常工作。并聯(lián)驅(qū)動雖然串串聯(lián)驅(qū)動動電路具具備了效效率高的的優(yōu)點，但但是整體體的解

9、決決方案需需要一個個電感和和一個肖肖特基二二極管，這這又額外外的增加加了系統(tǒng)統(tǒng)成本，使使得最終終的綜合合成本和和并聯(lián)相相比，并并不一定定有優(yōu)勢勢。同時時，貼片片電感的的體積較較大，一一般有55.2mmm*55.2mmm大小小，同時時還有可可能產(chǎn)生生EMII干擾。固定模式式并聯(lián)驅(qū)驅(qū)動電路路早期的的并聯(lián)驅(qū)驅(qū)動電路路只是解解決了LLED所所需要的的電壓問問題，它它把電池池電壓統(tǒng)統(tǒng)一通過過電荷泵泵的方式式升壓到到5V或或者4.5V的的這樣一一個固定定的電壓壓，然后后每一個個LEDD通過串串聯(lián)一定定的電阻阻阻值來來控制LLED的的電流。電荷泵泵電路的的一個基基本缺點點在于，在在給定的的輸出電電壓要求求情

10、況下下，隨著著輸入電電壓的變變化，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換效率率變化很很大，理理論上，兩兩倍電荷荷泵電路路所能達(dá)達(dá)到的最最高效率率為：EEff=VOUUT/(2*VVIN)*1000%例如，當(dāng)當(dāng)VINN=3.1V，VVOUTT=5VV時，效效率可以以達(dá)到883.33%，由由于內(nèi)部部器件的的損耗，一一般也可可以達(dá)到到80以上。但是，當(dāng)當(dāng)VINN=4.2V,VOUUT=55V時，理理論效率率最高就就只有559.55%。從圖中中可以看看到，CCP21128外外圍元件件只需要要三個電電容，根根據(jù)驅(qū)動動LEDD燈的數(shù)數(shù)目的不不同，需需要1到到5個電電阻，和和串聯(lián)驅(qū)驅(qū)動電路路相比，雖雖然具有有效率不不高的缺缺點，但但是外圍

11、圍元件的的成本和和所占PPCB面面積都比比較小，還還可以說說是相當(dāng)當(dāng)?shù)统杀颈镜囊粋€個解決方方案?；旌湍Ｊ讲⒉⒙?lián)驅(qū)動動電路為了能能夠和串串聯(lián)驅(qū)動動相抗衡衡，并聯(lián)聯(lián)驅(qū)動電電路要重重點解決決兩個問問題：一一個是效效率，一一個是電電流匹配配。為了了提高效效率，非非常有必必要引入入新的工工作模式式。在這這種情況況下，驅(qū)驅(qū)動電路路所產(chǎn)生生的輸出出電壓不不再是一一個固定定值，而而是一個個適當(dāng)?shù)牡牟⑶铱煽梢则?qū)動動LEDD的電壓壓值。一一般來說說，白光光LEDD在工作作電流為為20mmA時，正正向?qū)ㄍ妷阂灰话阍?3.13.55V左右右。鋰電電池的額額定電壓壓為3.6V或或3.77V，充充滿電后后的電壓壓一般

12、在在4.22V44.3VV，鋰離離子電池池允許深深度放電電到2.7V，但但是在實實際應(yīng)用用中，一一般手機機設(shè)置的的強制關(guān)關(guān)機電壓壓為3.6V左左右（不不同整機機廠商設(shè)設(shè)定的強強制關(guān)機機電壓可可能不同同）。在在電池充充滿電后后，這個個電壓足足以直接接驅(qū)動LLED，在在這種情情況下，電電荷泵電電路不工工作，電電池的電電壓通過過一個開開關(guān)直接接到VOOUT然然后驅(qū)動動LEDD。而隨隨著電池池的放電電，電池池電壓會會逐步降降低，當(dāng)當(dāng)降低到到一定的的程度不不足以直直接驅(qū)動動LEDD時，電電荷泵電電路開始始工作。所所以集成成多種驅(qū)驅(qū)動模式式成為背背光驅(qū)動動的主流流解決方方案，即即所謂集集成1倍倍模式和和1

13、.55倍模式式，并且且在盡可可能的情情況下，讓讓電路工工作在11倍的直直通模式式下。啟啟攀新推推出的CCP21130/1/33，很好好的解決決了這兩兩個問題題。其中中CP221300可以最最多驅(qū)動動5個LLED，CCP21131可可以最多多驅(qū)動33個LEED，CCP21133可可以最多多驅(qū)動44個LEED。同樣，對對于系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)用而而言，最最關(guān)心的的指標(biāo)仍仍是效率率和LEED電流流匹配度度。所謂謂效率，盡盡可能的的工作在在1倍模模式能夠夠顯著提提高整個個電池工工作電壓壓范圍的的電源轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換效率率。1、效效率對于關(guān)關(guān)注的效效率問題題，CPP21330/11/3實實現(xiàn)了兩兩種工作作模式自自適應(yīng)動動態(tài)切

14、換換（即根根據(jù)電池池電壓和和LEDD實際導(dǎo)導(dǎo)通壓降降判斷），而而不是固固定電壓壓點切換換（即只只考慮電電池電壓壓），從從而顯著著提高了了效率。只只要電池池電壓比比LEDD的工作作電壓高高3500mV至至5500mV（根根據(jù)ENN1和EEN2的的引腳設(shè)設(shè)定不同同而不同同）時，CCP21130/1/33就可以以工作在在相對效效率較高高的一倍倍模式下下。圖示為為典型應(yīng)應(yīng)用情況況下CPP21330/11/3的的工作效效率。可可以看到到效率根根據(jù)工作作模式的的不同，是是一個兩兩段的折折線圖，880的的電池能能量在33.6VV4.1V之之間，在在這個電電壓范圍圍內(nèi)可以以獲得平平均800以上上的工作作效率。

15、2、電電流匹配配度和串聯(lián)聯(lián)驅(qū)動相相比，并并聯(lián)驅(qū)動動要解決決的一個個重要問問題就是是各個LLED間間的電流流匹配，由由于LEED的發(fā)發(fā)光亮度度是和它它的工作作電流相相關(guān)的，不不一樣的的電流會會導(dǎo)致顯顯示屏的的亮度不不均勻。對對于并聯(lián)聯(lián)驅(qū)動的的LEDD，在實實際應(yīng)用用中，LLED由由于批次次的不同同和個體體差異，在在同樣工工作電流流情況下下的正向向?qū)▔簤航挡煌赡苣軙?50mVV2000mVV左右的的電壓差差值，這這要求在在設(shè)計內(nèi)內(nèi)部的電電流控制制電路時時需要考考慮到這這個差異異。CPP21330/11/3采采用申請請了國家家專利保保護(hù)的AAutoo-Miirroor技術(shù)術(shù)，可以以使得各各

16、并聯(lián)白白光LEED電流流匹配度度幾乎不不隨白光光LEDD導(dǎo)通壓壓降的差差別而變變化。即即使導(dǎo)通通壓降差差在500mV2000mV之之間，LLED的的電流匹匹配度仍仍然可以以達(dá)到22%以內(nèi)內(nèi)。上圖是是一種典典型應(yīng)用用情況，CCP21130/1/33采用QQFN 3mmm*3mmm 116引腳腳的封裝裝，同時時外圍元元件相當(dāng)當(dāng)簡單，只只需要四四個電容容。3、支支持PWWM調(diào)光光目前調(diào)調(diào)光方式式主要有有兩種，一一種是通通過改變變LEDD的直流流工作電電流的方方式來調(diào)調(diào)整亮度度，例如如，有的的芯片通通過設(shè)置置內(nèi)部的的寄存器器來直接接設(shè)置LLED的的直流工工作電流流，從而而達(dá)到不不同的亮亮度臺階階，這種

17、種方式的的缺點是是可能會會產(chǎn)生色色移。所所謂的白白光，其其實是利利用一種種作為其其管芯的的藍(lán)光所所發(fā)出的的短波長長紫藍(lán)光光，激發(fā)發(fā)涂布于于輸出光光學(xué)透鏡鏡內(nèi)壁的的熒光材材料，進(jìn)進(jìn)而產(chǎn)生生波譜較較寬的白白色復(fù)合合光。在在非額定定電流工工作情況況下，LLED所所產(chǎn)生的的光譜會會有變化化，導(dǎo)致致最終的的白光有有色移。而而另一種種方式就就是PWWM調(diào)光光，利用用人眼的的視覺暫暫停原理理，以一一定的頻頻率和占占空比來來周期性性的控制制白光LLED的的導(dǎo)通電電流在零零電流倒倒額定工工作電流流之間來來回切換換，從而而調(diào)整亮亮度，這這種調(diào)光光方式就就不會產(chǎn)產(chǎn)生色移移。在應(yīng)應(yīng)用時，為為了確保保人眼看看不到LLED周周期亮滅滅的情況況，PWWM調(diào)光光的頻率率一般要要大于1100HHz，CCP21130/1/33可以支支持050KKHz的的調(diào)光頻頻率范圍圍，這樣樣大大方方便了系系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計。并并且由于于芯片優(yōu)優(yōu)越的環(huán)環(huán)路控制制特性，保保證了調(diào)調(diào)光過程程的平穩(wěn)穩(wěn)，消除除了可能能潛在的的噪聲干干擾。同時對對于第一一種調(diào)光光方法，CCP21130/1/33也設(shè)置置了滿量量程、22/3量量程和11/3量