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平板电脑中的背光技术

上网日期: 2011年08月26日 ?? 作者: Jeff Falin,Xianghao Meng ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:LED驱动器? DC/DC转换器? 平板电脑?

引言

平板电脑市场预计将从今年的5千万多台,增长到2016年的2亿多台。尽管如此,现在仍然没有标准的平板电脑架构。例如,一些平板电脑通过单节锂离子电池来供电,而另一些则使用两节锂离子电池。无论使用多少节电池,所有平板电脑制造厂商都想最大化电池使用时间。显示器的背光是平板电脑中最为耗电的系统之一。显示器的尺寸从7英寸到10英寸,不一而足。最近发布的平板电脑中,背光LED的数目范围为20到36支。本文将指导读者如何选择最佳的WLED驱动器和LED串配置,以在不牺牲效率和电池使用时间的情况下满足平板电脑应用要求。

平板电脑背光要求

与笔记本电脑或者上网本一样,平板电脑背光驱动器应用同样基于DC/DC转换器和接地电阻通路,以用于LED。这种应用一般具有如下一些要求:

1、RF范围内低EMI

2、亮度高度期间无可视闪烁

3、陶瓷输出电容压电嗡嗡声引起的可听噪声最小

4、显示器亮度一致

5、高调光比

6、最高效率,实施最大电池使用时间

满足第一个要求即RF范围内低EMI相对较为容易。数年来,电源设计人员一直在为实施这个目标而努力,他们尝试了许多方法,例如:将开关频率和并发谐波设置在RF范围以外,使用屏蔽电感,在合适的情况下给PCB设计最小的长度但却使用较宽的导线,诸如此类。一些驱动器IC已经将MOSFET栅极驱动电路同分层上升时间集成,以减少RF范围内的噪声。

亮度调节类型极大地影响后面四个要求。使用脉宽调制(PWM)亮度调节时,LED电流在调节过程中以其最大电流水平脉冲开和关,来产生平均DC LED电流。这时,只要PWM亮度调节频率远高于60 Hz,背光闪烁就不那么明显。如果使用模拟亮度调节,则闪烁就不是一个问题,因为亮度调节时LED DC电流水平降至其最大值以下。

第三个要求,即陶瓷电容的可听噪声最小,与驱动器的拓扑结构有关。图1显示了一个简单的驱动器,其电流检测电阻器作为LED电流的接地通路。转换器对电流检测电阻器的电压进行调节,从而控制LED电流。

如何为平板电脑选择背光驱动器(电子工程专辑)
图1:简易LED驱动器

图2显示了集成电流阱的驱动器。该驱动器对每个电流阱的电压进行采样,确保转换器能够提供刚好足够的功率,以维持电流阱正常工作。

与闪烁一样,使用模拟亮度调节时不存在问题,因为输出电容电压只有很小的变化,以适应LED电流的微小变化。但是,如果使用PWM亮度调节,则驱动器防止输出电容放电的方式就变得很重要。最简单的驱动器在驱动器反馈(FB)引脚到接地之间也有一个电阻器,驱动器的转换器有效关闭时,输出电容在低亮度调节占空比时开始急剧放电。更为复杂的一些驱动器集成了电流阱(如图2所示),其可以取代电流检测电阻器。它们只需开启吸收器以及为LED供电的DC/DC转换器,从而移除了输出电容的放电和再充电通路。

如何为平板电脑选择背光驱动器(电子工程专辑)
图2:集成电流阱的LED驱动器

第四个要求,即一致的显示器亮度,可通过精确匹配所有串的LED电流完美实现。集成电流阱驱动器的关键特性是串之间的极精确匹配。就无集成电流阱的一些驱动器而言,镇流电阻器与LED串联放置可改善串之间的匹配。

第五个要求,即高亮度调节比(例如:0.1%,或者1000:1),不管是使用模拟调节还是PWM调节,利用一个简单驱动器来实现都较为困难。在低占空因数下使用模拟亮度调节时,模拟控制电压变得如此之低,以至于IC的漏电流和补偿电压会极大地降低精确度。使用简单驱动器的PWM亮度调节是最为常见的实现方法,其通过完全开关转换器来实现。这种亮度调节产生转换器软启动时间,迫使PWM亮度调节频率变得非常低,接近闪烁范围。占空因数让输出电容在再充电期间放电和嗡鸣。因此,利用集成电流阱,可以完美地实现高亮度调节比,因为它可以非常快速地开关。

第六个和最后一个要求,即高效率,不仅仅与驱动器有关,也与LED配置结构有关。驱动器DC/DC转换器的功率MOSFET、电感以及整流二极管,共同决定转换器的效率。简单驱动器的接地通路为电流检测电阻器。转换器的FB电压越低,总驱动器效率就越高。同样地,对于一个集成电流阱的驱动器来说,这些吸收器的最小工作电压越低,驱动器的效率也就越高。简单驱动器几乎总是比带电流阱的驱动器的效率要高,假设条件是它们两者具有完全相同的内部组件,因为电流阱一般比电流检测电阻器要求更高的偏压。但是,为了满足平板电脑的其它性能要求,集成电流阱的驱动器一般是最佳的选择。

点击下一页:最佳LED配置


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