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LCD液晶背光用白光LED驱动解决方案

• LCD目前较常采用CCFL作为背光光源，但因CCFL背光驱动线路复杂，要求驱动电压高及演色性能力等因素，再加上背光的光源是系统中耗电量最大的部分，所以在功率限制日趋严苛的情况下，目前已逐渐被产业讨论将使用LED作为代替。

  为满足节能及环保的需求，针对不同应用与不同的功耗范围，全球许多政府及能源机构的各种新的能耗标准也纷纷出炉。同时，更加严格的规范也在制定中。降低能耗成为一项无法回避的重要议题，所以对电源管理也提出了更高的要求。

  LED控制正向电流方案

  LED是由电流驱动的器件，其亮度与正向电流呈比例关系。有两种方法可以控制正向电流。第一种方法是采用LEDV-I曲线，一般利用一个电压电源和一个整流电阻器，来确定产生预期正向电流所需要向LED提供的电压。但这种方法有一些缺点，如LED正向电压的任何变化都会导致LED电流的变化。

  假设固定电压为3。6V、电流为20mA，当绕行电感器电压变为4。0V时，温度或制造变化会引起的特定压变，那么电流将可能降低到14mA。所以正向电压出现较大变化时，会导致更大的正向电流变化，另外，压降和功耗也都会浪费功率和降低电池使用寿命。第二种方法是利用固定电流来驱动LED。固定电流可消除正向电压变化所导致的电流变化，因此，可产生固定的LED亮度。利用固定电流只需要调整通过电流检测电阻器的电压，而不用调整电源的输出电压。

  电源电压和电流检测电阻值决定了LED电流，在驱动多个LED时，只需串联就可以在每个LED中达到固定电流。而在驱动并联LED时，必须在每个LED串中放置一个整流电阻，但这样将会导致效率降低和电流失配。

  由于便携式应用中，电池的使用寿命是整体应用关键。所以LED驱动器必须达到高效性。不过，LED0603电感驱动器的效率测量与典型电源的效率测量是有些不同。典型电源效率测量的定义，是输出功率除以输入功率。而对于LED驱动器来说，输出功率并非是相关参数，反而预期LED亮度所需要的输入功率值才是重点。在这点可以利用LED功率除以输入功率来得到答案。

  过压保护

  在固定电流模式中，LED驱动组件必须提供过压保护功能。无论负载是多少，都可产生固定电流。但如果负载电阻增大，相对的电源的输出电压也必须随之增加。当电源检测到过大的负载电阻，或负载断开的话，那么输出电压可能会超出IC，或其它组件的最大使用电压范围。因此，在驱动器里就必须提供过压保护。例如：可以利用将Zener二极管与LED并联，这样的方式可将输出电压限制在Zener二极管击穿电压和电源内。当出现过压时，输出电压会提高到Zener二极管击穿点，并通过Zener二共模电感器极管，然后再到接地的电流检测电阻器，所以在Zener二极管与LED并联下，可以稳当地提供输出电流。

  另外，也可以利用监控输出电压，在达到过压前关闭电源。当过压的情况出现时，LED驱动器可以降低功耗，并延长电池使用寿命。

  PWM调光

  许多便携式LCD背光应用都需要有限度地调节亮度。在这一部份可以采用两种调光方式，就是模拟或PWM的方法。采用模拟调光，就像大家所熟悉的，在LED扁平型电感上增加50％的电流，这样就可以提高50％的亮度。但这种方法是有缺点的，那就是会出现LED颜色偏移，并需要采用模拟控制信号，因此，这种模式一般来说使用率并不多。而利用PWM调节亮度的关键是，为确保使用者的眼睛看不到PWM脉冲现象，PWM信号的频率必须高于100Hz，最大PWM频率是取决于电源激活与响应时间。

  负载断开一体电感

  负载断开是LED驱动电源中一个经常被忽视的功能，因为在电源失效时，可以利用负载断开将LED与电源断开。这种功能在下列两种情况下是相当重要的，那就是断电和PWM调光。例如：在升压转换器断电期间，负载仍然透过电感器和二极管与输入电压相连接。因为输入电压仍然与LED连接的情况下，总电源已经失效，仍旧会继续产生小电流，当长时间出现漏电流现象将会缩短电池寿命。另外，负载断开在PWM进行亮度控制时也很是相当重要。因为在PWM不运作期间，电源在失效的情况下，但输出电容仍然与LED连接。

  如果没有负载断开的话，输出电容仍旧会提供LED电源，直到PWM再次打开电源。因为电容在每个PWM循环开始时，都会出现放电的现象，一次电源必须在每个PWM循环开始时，将输出电容器充电，所以，会在每个PWM循环出现时产生突波脉冲。突入的电流会造成系统效率降低，并在输入总线上出现瞬时电压。而如果具有负载断开功能的话，LED就会从电源断开，这样当电源失效时，就不会出现漏电流，而且在PWM进行亮度调整的循环间，输出电容器都是充满的。

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