為了在LCD應用中提供均勻的背光,幾個白色LED通常沿著LCD的一個邊安裝。LED的數量正比于LCD的尺寸。對于中等尺寸(7-10英吋),通常共使用20-40個LED。這些LED通常被連接成平行的3個或更多的LED串。為了減少連接點,許多LCD只提供一個2端接口。這里,所有的LED串必須在內部平行連接,然后連接到一個單電源上。
驅動類型
為了在中等LCD尺寸的應用中獲得所期望的亮度,要求驅動器在所有的工作條件下能夠為LED提供一個可調整的電流。通常,采用兩種LED驅動技術:即容性電荷泵和基于電感的交換式穩壓器。本文將集中討論能夠為LED提供1-6W功率電感式轉換器LED驅動電路。
電荷泵型LED驅動如今在手機和其它小尺寸的LCD背光應用中普遍使用,原因在于它們的高亮度、低成本和實現容易。電荷泵所需要的外部零組件只有3只或4只電容,且沒有繞線電感。不過,其輸出功率有限。
雖然一些大功率快閃型LED電荷泵能夠提供高達2W的功率,其輸出電壓最大只能到6V,因此無法驅動2只以上串聯的LED。電荷泵中的通道數量(通常為6個)決定了LED的數量。由于更多的通道意味著需要更多的接腳和更大的封裝,因此電荷泵限制了在中等尺寸面板中的應用。
LED正向電壓(VF),LED電流以及電源電壓范圍的不同組合,決定了所需的電感型轉換LED驅動器的類型,LED VF隨著電流、溫度和LED型號的不同而變化。出現在最低溫度時的最大VF是選擇LED驅動電路結構的關鍵參數,通常是在線性結構、降壓或升壓結構中進行選擇。本文中假定最大VF為3.8V。
當選擇LED驅動IC時,關鍵參數包括開關電流極限、最大輸出電壓,以及需要保護開路LED條件所需的過壓保護閾值等。像電感和電容這類外部零組件也需要仔細選擇。
應用實例
以8英吋的LCD模塊為例,包括總共9串(每串3只)白色LED組成的背光(圖1)。LED串的總電壓(LED的VF為3.3V)通常為10V(3×3.3V)。每只LED的電流為20mA,則總驅動電流為180mA(9×20),LED總功耗為1.8W。用一個AC電源配接器提供一個5V電源。一個基于電感的LED驅動器非常適用于該應用。
圖1:8英吋LCD模塊背光電路。
首先計算處理2W的負載需要多大的開關電流。假定效率為80%,輸入電流等于Vout×Iout/Vin×效率=10×0.18/5×0.8=450mA。CAT4139電感型升壓LED驅動器具有750mA(最小值)的驅動能力,故很適合于該應用。
電感的電流額定值應該能夠處理LED驅動峰值開關電流且不進入飽和。一旦出現飽和,就會出現電流突波,因為此時電感的功能便成了一只電阻,電路不再按照預期工作。合適的電感額定電流應該大于等于80mA。
工作期間LED的最大輸出電壓應該低于額定最大輸出電壓。由于3只LED串聯,在冷溫下,總正向電壓可能高達11.4V(3×3.8V)。24V的開路LED檢測閾值遠高于其極限值。如果LED斷開,輸出電壓將會上升并保持在30V,此時組件處于低功率模式,從電源吸納的電流僅有幾毫安。30V額定輸出電壓的電容是合模壓電感器打樣 適的。
現在考慮由12V電源供電的一只6W LED燈。可以用6只高亮度白色LED串聯連接來實現,用一個300mA的固定電流來驅動,典型的正向電壓為3.3V。
LED串的電壓通常為20V,在冷溫將會增加到23V(6×3.8V)。該電壓對于CAT4139這類組件過高。需要利用向CAT4240這類具有更高電壓的升壓型LED驅動器來驅動負載。CAT4240升壓LED驅動器的過壓檢測閾值為40V,適用于串聯燈數高達10只的LED串。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠