摘要: 笔记本电脑、大屏幕手持pda、仪表盘显示器以及汽车和航空电子舱内娱乐LCD面板都采用了高功率白光led照明。
笔记本电脑、大屏幕手持pda、仪表盘显示器以及汽车和航空电子舱内娱乐LCD面板都采用了高功率白光led照明。白光led比其他背光技术更受欢迎,因为它们提供了足够高强度的真正的白光,可以在白天观看,并且可以在夜间使用足够的调光能力。led还提供了相对较长的使用寿命和缺乏有害物质。在恒流驱动下,这些LCD面板边缘内衬的LED串提供均匀的亮度。
LED驱动器的最大开关电压限制了它可以串联驱动的LED的数量。似乎并联led是增加驱动IC容量的好方法,但并联led必须在正向电压上匹配良好;否则不匹配的LED串会导致电流不均匀,从而导致亮度不均匀。led可以特别分类(分类)以匹配特性,但这增加了成本。
更好的解决方案是使用双通道LED驱动器来驱动两串LED。这节省了空间和复制组件的成本,如驱动IC和输入电容。每根灯柱都由相同的调节恒流驱动,从而提供均匀的亮度。
LT3486双LED串驱动器具有这些功能,它具有两个1.3A通道,具有高PWM调光能力,采用小型5mm × 3mm DFN封装。由于两个通道的功率开关都包含在集成电路中,因此电路简单小巧。
双LED串升压驱动器
LT3486是一个双升压LED驱动器。每个通道都有一个高效的低侧1.3A npn功率开关,低电压(CE)(sat)为300mV(开关电流为750mA)。该IC设计用于在宽输入电压范围内驱动一串led。在典型应用中,每个LED串的总电压可高达38V,但如果在LED串打开时使用过电压保护(OVP)引脚来保护开关,则可能限制为34V。
图1展示了LT3486作为双LED串升压转换器,在4V-16V输入电压范围内驱动总共16-20个100mA的白光LED。led的总电压不能超过34V。该电路采用单个陶瓷输入电容器和两个小型陶瓷输出电容器,使电路保持小而简单。在800kHz的高开关频率下,电感和电容可以在体积小的同时保持较高的电路效率,如图2所示。当PWM占空比从100%降低时,电路效率略有下降,但在PWM导通时间内保持高效率。不仅工作效率高,而且转换器的关闭电流消耗小于1μA(通常为100nA),仅在IC关闭时从电池中吸取。
图1所示 LED驱动器使用4V-16V输入来驱动两串8到10个100mA LED(串中总小于34V), 1000:1 PWM调光
图2 图1中电路的效率和效率作为PWM占空比的函数
1000:1 PWM调光和10:1亮度控制
如图1所示,LED亮度可以在LT3486上通过输入电压到CTRL引脚或数字PWM信号到PWM调光MOSFET和PWM引脚的门来控制。亮度控制通过降低内部感测电阻电压,将LED电流从100mA降低到更低的值。虽然这是一种降低LED亮度的简单方法,但LED电流控制的准确性会降低,LED的色度在较低电流下会发生变化。图3显示了LT3486典型FB引脚电压下降随CTRL引脚电压的变化。当CTRL引脚拉高(高于1.5V)时,低200mV的FB引脚(和电流检测电压)精度在满电流下通常为3%,但当CTRL引脚电压降低到150mV时,FB引脚电压也降低到约40mV。低于5:1调光比例,当CTRL引脚电压低于75mV时,led关闭。
图3 FB引脚电压vs CTRL引脚电压
另一种降低led亮度的方法是数字PWM调光。当led串以100mA恒定电流进行PWM时,与led串联的PWM MOSFET产生如图4所示的波形。在PWM导通时,电流是一个良好调节的100mA。在PWM关断期间,电流为零。因为电流是100mA或零,LED的颜色被保留,如果LED是由一个恒定的100mA电流驱动。调光只是平均电流的函数,而不是瞬时电流的函数。LT3486中先进的PWM功能在将LED返回到其编程的LED电流方面特别快。其最短调光导通时间(10μs导通时间)允许在100Hz PWM频率下实现1000:1的数字PWM调光比-快到足以避免可见闪烁。例如,在高端显示器中,两个lt3486驱动四个LED串(R-G-G-B)的组合提供1000:1调光,同时即使在非常昏暗的夜间操作中也能保持显示器的本色。
图4 PWM调光波形
当PWM信号用于亮度控制,但需要小于5:1的调光范围,并且led的色度不是特别重要时,PWM信号可以输入RC滤波器,如图6所示。这将PWM输入转换为直接控制LED电流的CTRL引脚电压,从而消除了对PWM调光mosfet的需求。图5中的5V, 16个led转换器可以在CTRL引脚上提供高达5:1的调光范围,而不需要额外的两个PWM调光mosfet。在这种情况下,LT3486 PWM引脚与1.25V REF引脚高度相连。
图5 LED驱动器使用5V输入来驱动两串8个25mA LED(任何一串总小于34V), 5:1亮度控制
图6 通过滤波PWM信号实现5:1亮度控制
倍频器提供大于34V的LED串
GPS导航和车内娱乐显示器在主流消费汽车中越来越受欢迎。使用两个分别带有8个LED串的LED驱动器,而不是单个16个LED串的优点是,最大开关电压仍然是单个8个LED串的开关电压(100mA时小于34V的总串电压)。即便如此,LCD面板屏幕的尺寸正在超越标准的6英寸和7英寸,需要更多的led和高于34V的串电压。
图7中的电路使用电荷泵倍压器将两串led驱动到高达70V的电压,同时提供过压保护并保持低于42V的最大开关电压。充电泵肖特基二极管和电容在给定占空比下使有效输出电压翻倍,而LT3486 LED驱动器继续调节100mA恒定LED电流。图7中的led在100mA时具有比图1中的led更高的正向电压,导致总串电压高达40V。如果需要更多的led,在达到过压保护等级之前,串电压可以堆叠到70V,但不能超过峰值开关电流限制。随着串电压和LED电流的上升,最小输入电压也随之上升。图8显示了典型的峰值开关电流极限随着占空比的增加而下降。除了电感电流的峰值外,倍压器还增加了额外的电荷泵电容器电流。
图7 LED驱动器使用8V-18V输入驱动两串10个100mA LED(每串最大40V), 1000:1 PWM调光
图8 典型的峰值开关限流随着占空比增加到50%以上而下降
结论
LT3486是一个双1.3A LED串驱动器,具有1000:1 PWM调光能力。其3%的LED电流精度,低检测电压,低关机电流,过压保护和宽输入电压范围使其成为各种应用中的高功率LCD面板的理想选择,包括汽车显示器和笔记本电脑。简单的5:1调光比和更精确的1000:1 PWM调光比为白天和夜间使用提供了足够的亮度控制,同时保留了它们在亮度水平上的颜色特性。
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