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为LCD背光应用驱动120个LED

作者:power   来源:网络   点击:    日期:2008-10-08    
   随着白光发光二极管(LED)的效率持续快速提升且其解决方案的尺寸变得更小更薄,它们如今已应用在便携式DVD播放器、电子相框和全球卫星定位系统(GPS)等设备中,作为5~10英寸的液晶显示(LCD)面板背光。    

    本文将阐述如何利用一个20V白光LED驱动器来为LCD背光应用驱动多个LED串,以及如何将输出电压范围扩展至高于最大额定电压以驱动串联的6~10个LED。

    带电流镜像的多个LED串    

    图1显示了如何将流经初级支路的恒定电流复制到次级支路。NCP5050是LED驱动芯片,它可将感测电阻RLCS的电压维持在250mV来对初级支路的恒定电流I1进行稳流。

    电流I1由式1来确定。    

图1 基本的电流镜像

图1 基本的电流镜像

    RLCS=FBV/IOUTL    

    例如,如果需要的值为20mA,RLCS就会是12.5Ω。

    次级电流I2由电流镜像Q1-1/Q1-2驱动,且这个电流镜像的比例为1:1,因此,I1=I2。电流镜像由2个小型表面贴装电阻和1个采用极小的SC88六引线封装的双PNP晶体管来实现。为了提升电流匹配精度,可以使用一对SOT-563封装的匹配PNP晶体管,如NST30010MXV。 

    如图2所示,电流I1能够根据需要进行多次镜像。总电流IT是所有流经n个支路的电流之和,如式(2)所示。   

图2多支路电流镜像示意图

图2多支路电流镜像示意图

    IT=n×I1    

    LED的最大数量由升压稳压器的输出功率能力决定,而输出功率能力会因给定的电池电压VBAT、LED总电流IT和所选择的外部元件的不同而变化。需要注意的是,图1中的电感能够直接采用电池或其他电源供电,而其他器件的输入电压Vin应该限制在低于5.5V,不论是采用低功率低压差(LDO)稳压器或电流限制Zener稳压器来供电。对于稳压的5V或单节锂离子电源而言,这种双电源配置并不需要。

    最后,根据图3中的统计测量数据,我们可看到,LED串间的典型电流匹配维持在±3%以内。

    带有镇流电阻的支路

    如果系统成本的考虑比完美匹配更重要,可以选用另一种不昂贵的解决方案,如图4所示。这个应用采用了镇流电阻来匹配LED串间的LED电流。    

    一项好的折中举措是采用1个68Ω电阻,该电阻在电流为10mA时提供0.68V的压降,并将包含10个LED的串的损耗维持在2%~3%以内。总电流IT由RLCS来控制,如式(3)所示。    

图3电流镜像匹配

图3 电流镜像匹配

    RLCS=FBV/IT

    如果采用低正向电压变化的LED,那么类似图4中的电路通常能够实现相当好的亮度匹配。通常一串LED内LED至LED间的正向电压变化都颇为一致,而且只要稍稍提高成本,LED制造商提供具有更紧密的正向电压容差的电阻分挡(binned)LED。这样一来,就可以获得图5所示统计数据的±10%以内的典型电流匹配。

图4 多支路镇流电阻

图4 多支路镇流电阻

图5 电阻电流匹配

图5 电阻电流匹配   

    电压增倍

    图6所示为电压增倍电路。我们可将其视为两个串联的半波整流电路。在M1导电期间,开关电压VSW被下拉至零电压,D1和D3这两个二极管开路,而二极管D2则导电并为电容C3充电。在第二段,D1和D3导电并为电容C2和C4充电。因此,这种结合体的输出电压VOUT也就等于VSW峰值电压的2倍减去D1、D2和D3的正向电压。图7显示一些电压增倍操作周期。     

图6电压增倍电路

图6 电压增倍电路

图7 电压增倍操作周期

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