驱动电路方案 - 手机白光LED驱动电路的设计和实现

　　手机中白光LED驱动电路经常使用两种架构：LED以串联方式连接的电感升压转换电路;每颗LED都通过稳定的电流源驱动的电荷泵驱动器。电感解决方案可以带来最佳的整体效率，而电荷泵方式由于使用小型陶瓷电容作为能量转换器件，因此体积最小。图1和图2分别给出了两种驱动架构的典型应用电路。当前，功率LED的效率不断地得到提高，降低了背光LED的功耗，因此可以用更少的LED提供更高的光输出。这意味着两、三年前需要4颗LED提供背光的1.5寸屏幕，现在只需两颗功耗只有一半的LED就能够得到相同的性能。

　　图2：基于NCP5604A的电荷泵LED驱动电路。

　　为了满足这个需求，就需要一颗能够驱动两个LED的新产品，并能以相当低的电流支持屏幕背光的低功耗待机运行。为了解决这个问题，NCP5602/12系列电荷泵LED驱动器件设计成可以支持超低电流的ICON模式，同时能够通过简单的单线式或传统的I2C串行总线提供两颗LED的普通背光功能。除了支持最新的轻薄封装趋势外，这些产品也在设计上采用新的极薄型LLGA微封装技术(2×2×0.55mm)来支持超薄应用。此外，部分改进的LED材料与设计拥有更低的正向电压(由3.6V降低到3.1V)，因此对电感解决方案来说，相同的功率可以驱动更多的LED.而更复杂的LED驱动器件，如NCP5604A/B就拥有更多的电压转换模式选择，提供更优化的功率转换，同时集成电流源的功率耗损也更低，在手机电源所使用的锂离子电池的大部分工作时间内达到85%的转换效率(PLED/Pin)。

　　LED闪光灯已经成为照相手机必备的配置，为此安森美开发出了NCP5608多重模式电荷泵LED驱动器，能够驱动4颗LED用于主屏幕与子屏幕的背光，以及可以提供用于驱动1W功率LED的高达400mA的高电流输出。这些功能在设计上共用一个高效率的电荷泵转换电路，以便将外接电容的数目降到最低。

　　由于空间有限，特别是新型超薄直板手机以及翻盖手机，因此这款器件采用4×4×0.75mm的QFN封装。为了将控制驱动器所需的连线数降到最低，该器件采用了两线I2C数据总线作为控制配置接口。在驱动闪光灯LED上提供有4个专用通道，让引脚能够以并联方式驱动一个高功率LED,或用来驱动数个以较低电流工作的闪光灯LED.

　　LED 驱动电路无法省略限流的装置，限流装置的阻抗越大，提供给LED驱动电流的条件越好。但是此类元件应具备自身承担的分压高，但功耗要小的特性，否则将使具有较高效率的LED 因为驱动电路的工作功耗太大而使总体系统的效率大为降低，有悖于节能高效的宗旨。所以应该采用电容、电感或有源开关电路等高效电路，取代电阻或串联稳压电路来作为LED 驱动器的限流主电路，这样才能保证LED 系统的高效率。

　　应用展望

　　当许多新兴的多媒体与数据服务变得越来越普遍，手机设计工程师也将持续面临需要集成更多功能(例如更大的屏幕、百万像素成像器件、视频处理以及应用协处理器等)的挑战，同时还得满足移动手机用户对待机与通话时间的要求，以及使用者对更长的视频播放、游戏与网络浏览的期望，这些都将需要更长的显示屏使用时间。幸运的是，高亮度LED效率以及创新性LED驱动器件的改进将能够帮助设计工程师满足这些需求，同时还能符合消费者对重量与尺寸的期望。

　　目前手机彩屏背光主要采用白光LED(WLED)，WLED 驱动器的功能就是要向WLED 提供恒定电流，减少电池电压变化时所引起led 亮度的变化以及不同led 之间的亮度不匹配。这样的WLED 驱动器随着时间的不同，不同的架构先后在手机中得到了大规模的应用。从2003~2005 年，在手机中流行使用的是电感升压型WLED 驱动器;2005~2007 年大规模使用的是分数电荷泵型WLED 驱动器;到2007 年初崭露头角、2008 年逐步流行的低压降恒流型WLED 驱动器，经历了一系列的发展历程。