背光驅動電路的選擇策略和應用
發(fā)布時間:2008/5/26 0:00:00 訪問次數(shù):1054
    
    
    越來越多的便攜式消費電子產品配備了彩色顯示屏,例如手機、數(shù)碼相機、pda、mp3、pmp播放器等,其中手機又占據(jù)了這個市場的絕大部分份額,從而導致了這兩年來中小尺寸顯示屏產業(yè)鏈的飛速發(fā)展。根據(jù)應用的不同,顯示屏會有不同的種類,例如tft-lcd、cstn-lcd以及oled顯示屏,從市場的應用看,oled顯示屏只是在折疊式手機的副屏以及mp3的市場上占有一定的份額,而市場的主流依然是tft和cstn,這兩種類型的lcd屏占據(jù)了現(xiàn)有的中小尺寸顯示屏出貨量的絕大部分。本文重點就中小尺寸的lcd顯示屏的背光驅動解決方案作一個分析介紹。
    
    背光驅動的技術分析
    
    lcd顯示屏自身并不發(fā)光,為了可以清楚的看到lcd顯示屏的內容,需要一定的白光背光源。在中小尺寸lcd顯示屏中,一般采用白光led作為顯示屏的背光源。白色led背光電源由數(shù)個白光led組成,如手機、數(shù)碼相機一般僅需要2到3個白光led,而pda和pmp則根據(jù)其顯示屏的面積,可能需要3到6個led。對背光驅動電路的要求是:
    
    滿足背光的亮度要求
    
    整個顯示屏亮度均勻(不允許有某一部分較亮、另一部較暗的情況)
    
    亮度可以方便地調節(jié)
    
    驅動電路占pcb空間要小
    
    工作效率高
    
    綜合成本低
    
    對系統(tǒng)其他模塊干擾小
    
    根據(jù)應用場合不同,系統(tǒng)設計者關注的重點可能會有所差別,例如對于低成本的產品方案中,可能會把整個驅動電路的成本放在第一位,對于手機的應用中,白光驅動電路對其他模塊是否會產生emi干擾則是要重點考慮的因素,而在mp3應用中,又有可能對emi干擾不太關心。
    
    白光led驅動器基本上有兩種驅動方式:一種是采用電感升壓式dc/dc升壓變換的原理來驅動,所有的led串聯(lián)接在一起,一般也叫做串聯(lián)型驅動方式;另一種是采用升壓式電荷泵驅動電路,所產生的電壓一般在5v/4.5v或者是根據(jù)led的正向導通電壓而自適應確定的一個電壓,所有的led并聯(lián)在一起,一般也叫做并聯(lián)型驅動方式。
    
    串聯(lián)驅動電路
    
    從技術發(fā)展的角度看,串聯(lián)型驅動出現(xiàn)的比較早,技術上也比較成熟。 以啟攀微電子的cp2126為例,典型的串聯(lián)型驅動電路如圖一所示:
    
    
    
    以cp2126為例,一般而言,采用串聯(lián)方式使流過每一個led的電流都一樣,則發(fā)光的均勻性好;同時由于其升壓原理,所產生的電壓依賴于led導通指定電流時所需要的電壓,反饋電壓cs內部設定為95mv,可以計算出當需要15ma的led電流時,r1的值應該為:r1=95mv/15ma=6.3ohm
    
    無論是驅動2個led還是多達5個led,都可以通過改變r1的電阻值可以靈活的設定led的亮度,在shdn引腳施加一定占空比的pwm控制信號,可以使led的亮度從不亮到滿亮度之間無級可變。
    
    在cp2126的設計中注意了兩個問題:
    
    1、避免了emi的干擾問題
    
    cp2126避免了一般的串聯(lián)型led驅動電路中電感和大電流開關所產生的emi干擾問題,對于例如mp3、pmp之類的應用場合,這個問題可能影響不大,但是在手機應用中,emi干擾會造成手機的接收靈敏度變差。cp2126通過優(yōu)化了內部電路的設計,避免了這個問題。下表對比了兩款串聯(lián)驅動芯片在相同的應用情況下,對手機接收靈敏度的影響。
    
    
    
    可以看到,cp2126的工作與否對手機接收靈敏度的指標幾乎沒有影響,而芯片x在工作時,由于emi的干擾造成了手機接收靈敏度的下降。同時,cp2126在輸入3.6v驅動3個白光led的典型應用情況下
    
    
    越來越多的便攜式消費電子產品配備了彩色顯示屏,例如手機、數(shù)碼相機、pda、mp3、pmp播放器等,其中手機又占據(jù)了這個市場的絕大部分份額,從而導致了這兩年來中小尺寸顯示屏產業(yè)鏈的飛速發(fā)展。根據(jù)應用的不同,顯示屏會有不同的種類,例如tft-lcd、cstn-lcd以及oled顯示屏,從市場的應用看,oled顯示屏只是在折疊式手機的副屏以及mp3的市場上占有一定的份額,而市場的主流依然是tft和cstn,這兩種類型的lcd屏占據(jù)了現(xiàn)有的中小尺寸顯示屏出貨量的絕大部分。本文重點就中小尺寸的lcd顯示屏的背光驅動解決方案作一個分析介紹。
    
    背光驅動的技術分析
    
    lcd顯示屏自身并不發(fā)光,為了可以清楚的看到lcd顯示屏的內容,需要一定的白光背光源。在中小尺寸lcd顯示屏中,一般采用白光led作為顯示屏的背光源。白色led背光電源由數(shù)個白光led組成,如手機、數(shù)碼相機一般僅需要2到3個白光led,而pda和pmp則根據(jù)其顯示屏的面積,可能需要3到6個led。對背光驅動電路的要求是:
    
    滿足背光的亮度要求
    
    整個顯示屏亮度均勻(不允許有某一部分較亮、另一部較暗的情況)
    
    亮度可以方便地調節(jié)
    
    驅動電路占pcb空間要小
    
    工作效率高
    
    綜合成本低
    
    對系統(tǒng)其他模塊干擾小
    
    根據(jù)應用場合不同,系統(tǒng)設計者關注的重點可能會有所差別,例如對于低成本的產品方案中,可能會把整個驅動電路的成本放在第一位,對于手機的應用中,白光驅動電路對其他模塊是否會產生emi干擾則是要重點考慮的因素,而在mp3應用中,又有可能對emi干擾不太關心。
    
    白光led驅動器基本上有兩種驅動方式:一種是采用電感升壓式dc/dc升壓變換的原理來驅動,所有的led串聯(lián)接在一起,一般也叫做串聯(lián)型驅動方式;另一種是采用升壓式電荷泵驅動電路,所產生的電壓一般在5v/4.5v或者是根據(jù)led的正向導通電壓而自適應確定的一個電壓,所有的led并聯(lián)在一起,一般也叫做并聯(lián)型驅動方式。
    
    串聯(lián)驅動電路
    
    從技術發(fā)展的角度看,串聯(lián)型驅動出現(xiàn)的比較早,技術上也比較成熟。 以啟攀微電子的cp2126為例,典型的串聯(lián)型驅動電路如圖一所示:
    
    
    
    以cp2126為例,一般而言,采用串聯(lián)方式使流過每一個led的電流都一樣,則發(fā)光的均勻性好;同時由于其升壓原理,所產生的電壓依賴于led導通指定電流時所需要的電壓,反饋電壓cs內部設定為95mv,可以計算出當需要15ma的led電流時,r1的值應該為:r1=95mv/15ma=6.3ohm
    
    無論是驅動2個led還是多達5個led,都可以通過改變r1的電阻值可以靈活的設定led的亮度,在shdn引腳施加一定占空比的pwm控制信號,可以使led的亮度從不亮到滿亮度之間無級可變。
    
    在cp2126的設計中注意了兩個問題:
    
    1、避免了emi的干擾問題
    
    cp2126避免了一般的串聯(lián)型led驅動電路中電感和大電流開關所產生的emi干擾問題,對于例如mp3、pmp之類的應用場合,這個問題可能影響不大,但是在手機應用中,emi干擾會造成手機的接收靈敏度變差。cp2126通過優(yōu)化了內部電路的設計,避免了這個問題。下表對比了兩款串聯(lián)驅動芯片在相同的應用情況下,對手機接收靈敏度的影響。
    
    
    
    可以看到,cp2126的工作與否對手機接收靈敏度的指標幾乎沒有影響,而芯片x在工作時,由于emi的干擾造成了手機接收靈敏度的下降。同時,cp2126在輸入3.6v驅動3個白光led的典型應用情況下