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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