手機白光LED驅動電路的設計與應用

　　手機中白光LED驅動電路經常使用兩種架構：LED以串聯方式連接的電感升壓轉換電路;每顆LED都通過穩定的電流源驅動的電荷泵驅動器。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換器件，因此體積最小。圖1和圖2分別給出了兩種驅動架構的典型應用電路。當前，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驅動電路。

　　為了滿足這個需求，就需要一顆能夠驅動兩個LED的新產品，并能以相當低的電流支持屏幕背光的低功耗待機運行。為了解決這個問題，NCP5602/12系列電荷泵LED驅動器件設計成可以支持超低電流的ICON模式，同時能夠通過簡單的單線式或傳統的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，這些產品也在設計上采用新的極薄型LLGA微封裝技術(2×2×0.55mm)來支持超薄應用。此外，部分改進的LED材料與設計擁有更低的正向電壓(由3.6V降低到3.1V)，因此對電感解決方案來說，相同的功率可以驅動更多的LED.而更復雜的LED驅動器件，如NCP5604A/B就擁有更多的電壓轉換模式選擇，提供更優化的功率轉換，同時集成電流源的功率耗損也更低，在手機電源所使用的鋰離子電池的大部分工作時間內達到85%的轉換效率(PLED/Pin)。

　　LED閃光燈已經成為照相手機必備的配置，為此安森美開發出了NCP5608多重模式電荷泵LED驅動器，能夠驅動4顆LED用于主屏幕與子屏幕的背光，以及可以提供用于驅動1W功率LED的高達400mA的高電流輸出。這些功能在設計上共用一個高效率的電荷泵轉換電路，以便將外接電容的數目降到最低。

　　由于空間有限，特別是新型超薄直板手機以及翻蓋手機，因此這款器件采用4×4×0.75mm的QFN封裝。為了將控制驅動器所需的連線數降到最低，該器件采用了兩線I2C數據總線作為控制配置接口。在驅動閃光燈LED上提供有4個專用通道，讓引腳能夠以并聯方式驅動一個高功率LED,或用來驅動數個以較低電流工作的閃光燈LED.

　　LED 驅動電路無法省略限流的裝置，限流裝置的阻抗越大，提供給LED驅動電流的條件越好。但是此類元件應具備自身承擔的分壓高，但功耗要小的特性，否則將使具有較高效率的LED 因為驅動電路的工作功耗太大而使總體系統的效率大為降低，有悖于節能高效的宗旨。所以應該采用電容、電感或有源開關電路等高效電路，取代電阻或串聯穩壓電路來作為LED 驅動器的限流主電路，這樣才能保證LED 系統的高效率。

　　應用展望

　　當許多新興的多媒體與數據服務變得越來越普遍，手機設計工程師也將持續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、視頻處理以及應用協處理器等)的挑戰，同時還得滿足移動手機用戶對待機與通話時間的要求，以及使用者對更長的視頻播放、游戲與網絡瀏覽的期望，這些都將需要更長的顯示屏使用時間。幸運的是，高亮度LED效率以及創新性LED驅動器件的改進將能夠幫助設計工程師滿足這些需求，同時還能符合消費者對重量與尺寸的期望。

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