探討小型LCD背光的LED驅動電路設計

設計時應做好以下幾點

1. 評估顯示屏的大概使用時間

選擇白光LED驅動器時，需要考慮到顯示屏的使用頻率。如果顯示屏會被長時間背光觀看，擁有高效率的轉換器對電池使用時間就顯得至關重要。較大的顯示屏需要較多的LED,而顯示屏使用時間較長的應用則會從能效更高的升壓型拓撲中受益。相反地，如果顯示屏僅用于短時間背光，那么效率就可能不是一項關鍵的設計參數。

2. 仔細考慮LED選擇

LED技術持續快速改進，制造商在使用新的材料、制造技術和LED設計來為同等大小的電流釋出更大的光輸出，這樣一來，幾年前需要4個LED進行背光的顯示屏如今可能采用2個LED就能實現同樣的背光亮度。不僅如此，過去通常使用冷陰極熒光燈(CCFL)進行背光的4到7英寸較大顯示屏，如今正在轉向使用LED進行背光。此外，LED的正向電壓正趨向更低。因此，不僅需要考慮驅動器制造商的數據表曲線上的驅動器效率，還需要基于采用所選LED對驅動器進行的評估來予以考慮。表1列舉了幾款LED的一些重要規范，顯示了這些LED在正向電壓和發光亮度等方面的差別。需要說明的是，正向電壓范圍的變化較大，這意味著驅動器的效率應該采用LED規范的極限值來進行評估。

3. 注意布線

即使各個LED采用10到20mA的極低電流來驅動，流經轉換器的峰值電流也明顯高得多。這對于電感拓撲結構而言猶為如此，因為峰值開關電流可能是LED平均電流的10到20倍。因此，需要使用適當的低損耗布線技術。對電荷泵型拓撲結構而言，電容應該布置在鄰近驅動器的位置，使回路面積減至最小以避免輻射開關噪聲。對于電感升壓型轉換器而言，輸入和輸出電容以及電感應設在鄰近驅動器的位置。此外，電流設定電阻(Rfb)應該直接連接至芯片的接地，因為內部參考和檢測電壓之間的錯誤會直接影響LED電流精確度。

4. 在真實環境下測您的試產品

考慮顯示屏在外界高亮度光照條件下的表現，并確保軟件調光控制擁有足夠的動態范圍，從而在預期的光照環境下能夠充分地對顯示屏進行調光。

表：幾種不同的LED的特性參數。

應該注意避免以下問題

1. 忘記考慮邊界和故障模式

錯誤總會發生，如果LED對地開路或短路，驅動器應該如何處理這個問題?對于電感升壓驅動器而言，如果LED串開路，輸出就會激增，因為恒定電流會對輸出電容進行充電，從而需要過壓保護，但這種功能可能會、也可能不會集成在驅動器中。這在工廠測試中可能會成為一個問題，因為顯示屏在某些測試步驟中可能還未被安裝。此外，評估產品開啟時的浪涌條件也很重要，因為此間大量的電流消耗可能將電池電壓降低到最低工作閾值之下。采用軟啟動和/或對不同電路模塊進行軟件排序就能夠將這個問題最小化。

2. 只盯著峰值效率

由于用戶可調節背光亮度，因此需要考慮顯示屏背光預計會在大多數工作時間內的驅動器效率。評估驅動器的效率時，需要考慮LED預計的工作條件、電池電壓范圍和正向電壓變化。電感型驅動器擁有更佳的峰值效率，對輸入和輸出電壓變化也有更大的容限。

3. 忽視外部元件選擇

在所有設計案例中，都應該考慮采用低的等效串聯電阻(ESR)X5R或X7R陶瓷電容使損耗降到最低。同樣在電感型案例中，(若有外部的)肖特基整流器的正向電壓降和電感的ESR會影響效率。舉例來說，使用帶有0.3Ω ESR的電感來以20mA電流驅動5個串聯的LED時，效率會比帶1.3Ω ESR的電感高5%.當然，這并不是沒有代價的，因為電感的ESR越低，提供相同電感值所對應的尺寸越大。所幸的是，如今也有許多新型的小尺寸電感器，它們容許LED驅動器置于顯示器的下面。