大尺寸屏幕手機背光面臨的主要問題與解決方案

圖 2.20mA輸出的四模分數電荷泵與電感升壓型背光驅動效率曲線對比圖。

　　從圖2中可以看到，輸入電壓在3.0～4.2V的手機應用場合，電感升壓型背光驅動的轉換效率(藍色曲線)和AW9670QNR的轉換效率(紫紅色曲線)基本上接近，平均效率都接近80%。若亮度變暗，LED電流減小，四模分數倍電荷泵背光驅動的轉換效率會進一步提高，而電感升壓型背光驅動的轉換效率卻隨電流變小而減小，圖3是10mA輸出時電感升壓型背光驅動和AW9670QNR的轉換效率曲線對比圖，由于AW9670QNR大部分時間都是工作在高效率的1倍模式，轉換效率要明顯高于電感升壓型背光驅動的轉換效率。　　

圖 3.10mA輸出的四模分數電荷泵與電感升壓型背光驅動效率曲線對比圖。

　　散熱問題

　　手機基帶芯片的主頻不斷提高、增加的功能越來越多，手機的功耗越來越大，散熱問題越來越成為手機設計人員在產品設計的初期需要認真考慮的一個關鍵問題。

　　手機的熱設計需要對主要熱源器件進行功耗分析、計算熱源器件的熱距離布局面積以及環境溫度分析等。PCB布局時需要遵循一些基本的熱設計原則，比如發熱較高的器件盡量不放在PCB的角落或者邊緣，增加高發熱器件下面的鋪地層面積、增加屏蔽罩等。

　　由于手機屏幕的不斷增大，手機背光模塊的功耗占手機整體功耗的比例也越來越大，手機設計人員也需要在產品設計初期考慮背光驅動模塊的熱設計。除了背光驅動模的PCB熱設計考慮和選擇效率更高的背光驅動芯片外，手機設計人員在選擇背光驅動芯片時還需要特別背光驅動芯片的封裝熱阻。

　　芯片的封裝熱阻是衡量封裝將管芯產生的熱量傳導至電路板或周圍環境的能力的一個標準。封裝熱阻和封裝材料(引線框架、模塑材料、管芯粘接材料)、封裝設計(管芯厚度、裸焊盤、內部散熱過孔、所用金屬材料的熱傳導率)有關。封裝熱阻越大，則表示芯片內部的熱不容易傳導，芯片的溫度越高。芯片封裝熱阻一般用θJA來表示，單位是℃/W，芯片封裝熱阻的計算公式為：
　　θJA=(TJ-TA)/PD
　　其中TJ為芯片結溫，TA為環境溫度，PD為芯片內部功耗。已知芯片的封裝熱阻，則可以根據芯片內部的功耗和環境溫度算出芯片的結溫。例如一個芯片的封裝熱阻為100℃/W，環境溫度為25℃時，若芯片內部功耗為1W，則芯片的結溫和環境溫度差別是100℃，芯片結溫為125℃。

　　背光驅動芯片常見的封裝和封裝熱阻如表2：　　

　　由于沒有散熱片，SOT23-5L(6L)封裝的封裝熱阻要遠大于其他四種封裝的封裝熱阻，芯片結溫明顯要高于其他四種封裝。比如在環境溫度為25℃時，對于輸出驅動10顆LED，輸出功率大致在0.6W左右(LED導通壓降3.0V，每路LED電流為20mA)，若轉換效率為75%，則芯片內部功耗為0.2W，四種封裝結溫分別為77℃、40.2℃、35.4℃和34℃。相比采用SOT23-5L(6L)封裝技術的電感升壓型背光，采用DFN2x2-8L的電感升壓型背光和并聯背光驅動的芯片結溫優勢更明顯。