1、ENSwitchesRef如何調節您的WLED背光驅動器2021-03-1513:51如何調節您的WLED背光驅動器(HowtodimyourWLEDbacklightdriver)JeffFalin,德州儀器(TI)現場應用工程師相比熒光燈,白色發光二極管(WLED)具有許多優勢.這些優勢包括其為一種固態器件和定向光源.它們的工作電壓更低,且擁有更寬的亮度調節范圍.另外,在進行亮度調節時,它們還具有更為線性的亮度變化.許多顯示器的電子器件現在都使用WLED型背光.如果沒有正確理解每一種方法的實施原理,以及每一種方法的好處和局限性,要選擇正確的LED調節方法具有一定的挑戰性.在簡要回憶LED供

2、電原理以后,本文將從利弊兩方面概述兩種LED亮度調節方法.通過我們的表達,您可以輕松地為具體應用選擇正確的亮度調節方法和LED驅動器ICo配置一種為WLED供電的穩壓轉換器WLED的亮度隨流過它的電流線性變化.假設每串的WLED電流精度最正確且WLED亮度一致,那么LED驅動器應對LED的電流而非電壓進行調節.圖1顯示了如何輕松地將任何一種可調輸出穩壓DC/DC轉換器,重新配置為一個驅動多個串聯WLED的恒流源,條件是其輸出大于LED正向電壓(VLED)壓降之和.AdjustableDC/DCConverterL圖1-可調輸出DC/DC轉換器為一個或多個WLED用提供恒定電流通過調節電流檢測電

3、阻器RSENSE的電壓VSENSE,而非輸出電壓VO,驅動器實質為一個恒定電流源.這樣使VO可以自由地自我調節,以適應SVLED的變化.WLED具有3.0V至U4.0V的壓降范圍.壓降與LED電流成正比例變化,而與溫度成反比例變化.最近,一些低功耗驅動器使用一個或多個電流阱實質為FET,來代替外部檢測電阻器,如圖2所示AdjustableDC/DCConverterLENVOUTSwitchesCurrentRegulator圖2-集成電流阱的LED驅動器RSct驅動器具有兩種功能.它對電流阱FET的驅動電壓進行調節,以到達相對于偏置電流適宜的吸收器FET電流.同時,它還對集成DC/DC轉換器

4、一般為增壓轉換器的輸出功率進行調節,以便FET具有該電流需要的最小漏-源電壓.TPS61195便是這種具有一個集成增壓轉換器和八個集成電流阱的驅動器例子.脈寬調制亮度調節為了提升視覺體驗和優化不同環境光水平的LED驅動器效率,更新型的LED電子背光以擁有較寬的亮度調節范圍為傲.LED調節方法共有兩種：脈寬調制PWM調節和模擬調節.圖3顯示了LED電流及其亮度在使用模擬和PWM調節方法時的變化情況HPn0-50%0PWMObmHiinf)ledar,L*mp2,前%n0*625%I1_1_10-15.5%nAnalogDimming：圖3-使用模擬和PWM調節時的燈管或LED電流情況要實現PWM

5、調節,一個數字信號處理器(DSP)或者微限制器需在不同占空比(D)條件下發送一個PWM信號,開啟和關閉圖1所示驅動器的WLED驅動器轉換器,或者圖2所示驅動器的電流阱.因此,WLED用的平均電流為占空比乘以最大電流,即ILEDavg=DXILEDmax.由于LED的最大電流相同,因此PWM調節結果是一種非常線性的亮度變化.另外,由于LED的發射光譜隨其壓降變化,而壓降又隨ILED(始終保持最大值)變化,因此使用PWM調節方法時LED背光的色度(其色彩度及色調,即其實際白程度)極好.PWM調節的主要缺點是可聽噪聲.如果PWM信號用于開啟和關閉轉換器,那么驅動器的最大調節比受限于轉換器啟動,對輸出

6、電容充電,然后穩定到達其各自最大電流所花費的時間.盡管WLED驅動器可能會有一些1MHz+開關頻率下工作的轉換器,但轉換器的限制環路響應時間和/或啟動時間范圍為數百微秒到幾毫秒.因此,為了適應驅動器穩定到達其最大電流的時間,PWM調節頻率可以僅為數百赫茲.陶瓷輸出電容器的壓電特性,使電容器在可聽范圍(20HzW0kHz)的PWM信號頻率下充放電.它會振動,人耳可以聽到電容器和印制電路板的運行,其聽起來像振鈴或者蜂鳴聲.這種振動與電壓變化幅度和陶瓷電容器封裝尺寸成正比例關系.縮小電容器封裝尺寸,可以減少這種振鈴.圖2所示驅動器通過開關電流阱,實現PWM調節.另一種方案是,如TPS61093等驅動

7、器具有一個與LED串聯的FET.FET被快速地開啟和關閉,從而將LED從驅動器輸出移除.兩種方案中,第二電壓反應環路都提供了過電壓保護,并在LED關閉時保持輸出電容器的電壓.由于輸出電容器的電壓變化得到了最小化,其振動和振鈴也減少了.模擬調節術語模擬調節意思是LED本身的DC電流相對于占空比D變化.為了實現圖1所示驅動器的模擬調節,DSP或者微限制器必須提供一個高于轉換器調節電壓的外部DC電壓或低通濾波PWM信號.一些具有電流阱的驅動器使用輸入PWM信號,對其進行濾波,然后使用電平轉換型信號驅動電流阱.其它驅動器系列例如：TPS6116X系列等,使用輸入PWM信號將占空比D應用于帶隙基準電壓,

8、因此VREF=D*VREFMAX0由于ILEDDC電平電流變化較慢,因此輸出電容器電壓沒有紋波.所以,電容器不會像PWM調節時那樣振動.模擬調節相對于PWM調節的另一個好處是更高的成效和電光轉換效率.特別是,ILED降低,增壓轉換器輸出電壓=SVLEDs也隨之降低.因此,相對于PWM調節,使用模擬調節時轉換器的輸出功率略低.由于增壓轉換器需要提供更低的輸出電壓,其輸入功率要求降低,而其效率增加.圖4比照了相同輸入電壓和相同LED條件下,使用混合模式和PWM調節時的驅動器效率.在混合模式調節中,驅動器執行模擬調節,占空比D=6.25%,之后轉換為PWM調節,以獲得更好的亮度線性.圖4-混合模式與PWM調節的效率比照另外,驅動器具有更高的光電轉換效率,其意味著相同功耗條件下更多的流明.但是,由于反應調節電壓或者電流阱電壓變得太小以至于無法精確限制,因此在進行深度調節時模擬調節存在一些電流精確度問題.出現這種問題的原因是誤差放大器的補償電壓.亮度線性和色度不如PWM調節