便携设备LCD背光LED驱动方案简述

　进入二十一世纪，能源消耗日益成为整个人类社会关注的一体成型电感焦点。出于对于照明的基本需求，如何更有效的利用各种能源产生更多的照明，成为探索新的照明技术的巨大驱动力。从原始的燃料照明到白炽灯，从荧光灯到各种发光材料的探索，催生出LED照明技术。在如今社会，各种媒体设备照明环境需求的差异化，进一步促进了人类探索如何利用各种高亮度LED进行照明。LED在照明共模电感方面的应用已经吸引广泛关注。
LED基本原理及性能特点

　　首先我们来介绍一下LED的基本原理以及性能特点。LED的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导塑封电感器体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。 PN结加反向电压，少数电感器大小载流子难以注入，故不发光。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。

　　LED光源具有以下特点：

　　1.电压：LED正向导通工作电压较低，可以使用低压电源驱动，供电电压根据最终产品不同而异，是一个比较安全的照明设备，特别适用于公共场所。

　　2.效能：同等照度的情况下消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。

　　3.适用性：每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。

　　4.稳定性：通常为10万小时，光衰为初始的50%。

　　5.响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。

　　6.对环境污染：无有害金属汞。

　　7.颜色：LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前有红、绿、蓝三种基本颜色。

　　8.价格：与白炽灯相比，LED的价格较高，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，不过随着技术工艺的进步，可以逐步提升性价比。

　　LED驱动方案

　　LED自问世以来，就得到人们的极大关注，LED驱动器件和驱动方式不断更新以便更加有效地驱动LED为人类照明。从早期的DC/DC开关电源到电荷泵，以及追求成本的低边驱动和LDO,人们在不同的应用情况下选用不同的驱动线路，作为市场关注的热点，便携产品的显示背光是LED背光应用的主要市场，下文将针对便携产品的背光显示，介绍当前几种常见的LED驱动方案。

　　1. Step-UP DC/DC开关电源实现LED驱动

　　该方案主要的特点在于：输入电压较低，甚至低至0.7V(单节干电池)，从技术发展的角度看，串联型驱动出现的比较早，技术上也比较成熟，效率较高。典型的应用线路如图1所示。

　　图1：Step-UP DC/DC 开关电源实现LED驱动的典型应用线路。

　　对于这种应用方式，早期的驱动芯片功率电感主要采用电流反馈方式，按照VFB/Rb来确定LED的电流，DC/DC反馈电压VFB一般在1.2V左右，这限制了有效效率的进一步提升，本身DC/DC的效率在80%左右，在这种应用情况下，实际效率降低的更多，而随着技术的提高，降低VFB电压到0.1V 以内，可以将有效效率提升到85%以上，尤其在驱动2-3颗灯的应用状态下。该方案的优缺点如下：

　　优点：技术成熟，成本相对较低，通过一些新的技术革新，例如图1所示的过压保护功能，或者采用电压电流反馈共同作用，可以得到较高的亮度一致性以及较高的安全系数，尤其以大尺寸屏幕显示的背光应用居多。由于需要较多的LED实现屏幕背光，因而亮度的一致性和均匀性是必须面对的挑战。

　　缺点：本身电感的应用，限制了线路的尺寸以及高度，并且带来工程设计人员不愿意面对的问题-EMI处理，尤其在靠近射频部分，需要针对干扰做专门的处理，否则会导致射频接收灵敏度降低，甚至带来音频部分的干扰，例如音频输出电流干扰声。另外，在这种应用情况下，如果一个LED发生故障就会导致整串LED失效，这是人们不愿意看到的结果。

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