彩屏手机背光驱动电路的选择策略

彩屏手机背光驱动电路的选择策略彩屏手机背光驱动电路的选择策略近几年来，彩色LCD显示屏在手机中使用量越来越大，白光LED为这种应用提供了完美的背光解决方案。由于白光LED的导通压降一般为3.5V(20mA)，最大值可以到达4V，而单节锂离子电池的一般输出电压为3.6V~4.2V，因此，一般不能直接用单节锂离子电池来驱动白光LED，通常需要用专门的LED驱动电路来实现。 1 驱动电路介绍目前，一般的LED驱动电路可以分成二种，一种是串联驱动，采用电感型DC-DC升压转换原理，所有的LED是串联连接的形式；另一种是并...

彩屏手机背光驱动电路的选择策略近几年来，彩色LCD显示屏在手机中使用量越来越大，白光LED为这种应用提供了完美的背光解决方案。由于白光LED的导通压降一般为3.5V(20mA)，最大值可以到达4V，而单节锂离子电池的一般输出电压为3.6V~4.2V，因此，一般不能直接用单节锂离子电池来驱动白光LED，通常需要用专门的LED驱动电路来实现。 1 驱动电路介绍目前，一般的LED驱动电路可以分成二种，一种是串联驱动，采用电感型DC-DC升压转换原理，所有的LED是串联连接的形式；另一种是并联驱动，采用电容型的电荷泵倍压原理，所有的LED是并联连接的形式。串联驱动电路体积小，效率高。这种类型电路一般都是采用SOT23-5L或者SOT23-6L的封装，占用PCB板的空间很小。白光LED驱动电路的效率计算公式为： Eff(%)=白光LED上的电压×白光LED上的电流*100/(输入电压×输入电流) 以此公式计算，串联驱动电路的转换效率一般都在80％以上。但是，由于串联驱动电路使用了电感和高速的开关，对系统中的其他电路干扰会大一些。并联驱动电路利用分立电容将电流从输入端传送到输出端，整个过程不需要电感，所以也是一个受欢迎的解决方案。这种驱动电路，只需要根据芯片规格选择合适的电容，但是它只能提供有限的输出电压范围，绝大多数电荷泵的电压转换比例是1.5或者2，这表示输出电压不可能高于输入电压的1.5倍或者2倍，因此想利用电荷泵驱动一个以上的白光LED，就必须采用并联驱动的方式，为了保证电流分配的平均，通常用外接电阻或者在芯片内部采用电流镜的方式。并联驱动电路通常转换效率较低，一般不超过70％。那么，如何保证白光LED驱动电路既有高的效率，同时，对手机中其他电路的干扰又小，这是手机设计厂家和显示模块制造厂家所关心的一个重要问题。 2 串联型白光LED驱动模块对手机的干扰分析如前面所述，这种LED串联型的驱动方式，和并联型的驱动方式相比，通常具有效率高的优点。但是，由于使用了电感和高速的开关管，电路的工作有可能对系统其他模块产生干扰。尤其在手机应用中，对手机接收灵敏度的影响尤其值得注意。 L1 D1VIN 开关控制 VOUT Q1 C2 C1 LED3 LED1 R1 Vout LED2 图一基本的串联型驱动电路示意简图 t v 图二开关管 Q1 集电极的电压波形图一的电路基本工作原理为：电阻R1的反馈电压控制开关管Q1的导通和关断，在Q1导通的时间内，肖特基二极管D1反向截止，电感L1的电流持续增加，在Q1关断的时间，L1通过D1给 VOUT端的电容C2充电，通过这样的反复开关以及反馈控制，被驱动的LED电流维持在设定值。开关管Q1的工作频率通常在1M Hz左右。由于串联型驱动电路的开关管工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程是一个干扰源，这种高速的开关信号产生的谐波电平，对于其他电子设备来说就是EMI信号，这些谐波电平可以从对电源线的传导干扰（频率范围为0.15～30MHz）和电场辐射干扰（频率范围为30～1000MHz）的测量中反映出来。为了抑制传导干扰，一般采用适当的EMI滤波器；为了抑制辐射干扰，一般会把产生干扰的模块用屏蔽罩和其他模块隔离开。除了这些外部的抑制手段外，也可以控制驱动电路内部开关管的上升下降沿，使得上升下降沿不要过于陡峭，并且尽量减小过冲，这样也可以减小电磁干扰。不过如果上升下降沿过缓，对转换效率会造成一定的影响。损失在开关瞬间的功耗： VT IP t 图三开关管的开关损耗可以看到，损失在开关管上的功耗为P=VT*I，开关管在由关断到开启或者开启到关断的瞬间会损失较多的功耗。通过控制开关管的上升沿和下降沿，可以在干扰和效率之间取得平衡。 3 串联型LED驱动电路对手机干扰的对比测试手机中射频模块包括发射机(TX)和接收机(RX)，发射机的发射功率在+30dBm到-55dBm之间，接收机信号接收范围则在-20dBm到-108dBm之间。对于接收机，接收灵敏度是一个重要的指标，对通话的质量有很大的影响，也是比较容易受到手机内其他电路模块干扰的一个指标。下表为使用CP2126（ChipHomer）和另一款同为串联型LED驱动芯片X时，LED驱动电路对手机信号接收灵敏度的影响的对比结果。芯片型号 LED状态条件1 条件2 条件3 亮 -98dbm -97 dbm -95 dbm 芯片X 灭 -104.5 dbm -105 dbm -103.5 dbm 亮 -105.5 dbm -105.5 dbm -104 dbm CP2126 灭 -105.5 dbm -105.5 dbm -104 dbm 表一 LED驱动电路对手机信号接收灵敏度影响的对比测试可以看到，CP2126的工作与否对手机接收灵敏度的指标几乎没有影响，而芯片X在工作时，由于EMI的干扰造成了手机接收灵敏度的下降。同时，CP2126在输入3.6V驱动3个白光LED的典型情况下，可以达到83％的转换效率。从示波器上可以看到芯片X的开关上升下降速度都要高于CP2126。芯片X的开关上升沿为 3.2ns，下降沿为3.5ns，CP2126的上升沿为8.2ns，下降沿为14.4ns。图四芯片X的开关管上升沿图五芯片X的开关管上升沿图六 CP2126的开关管上升沿图七 CP2126的开关管上升沿 4 总结在白光LED驱动电路的选择上，有几个重要的指标要考虑，除了关注的成本外，转换效率以及驱动电路对射频接收模块的干扰，都是手机设计厂家和显示模块制造厂家选型时要考虑的因素。驱动电路介绍串联型白光LED驱动模块对手机的干扰分析串联型LED驱动电路对手机干扰的对比测试总结

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