基于AP3036的高效LED背光驱动电源方案
2012-11-21 11:44:55 来源:BCD
【哔哥哔特导读】BCD近日推出了创新设计的串联式白光LED驱动器AP3036,AP3036提供了简单的高达100KHz脉冲式调光技术,系统只需提供宽、窄不同的数字式脉冲,即可简单的实现输出亮度调节。它并且整合了肖特基二极管(Diode)于电路内,使得系统组件数量更少,射频干扰更小。
BCD近日推出了创新设计的串联式白光LED驱动器AP3036,AP3036提供了简单的高达100KHz脉冲式调光技术,系统只需提供宽、窄不同的数字式脉冲,即可简单的实现输出亮度调节。它并且整合了肖特基二极管(Diode)于电路内,使得系统组件数量更少,射频干扰更小。
目前便携式电子产品的液晶屏幕背光主要是以白光LED为主,白光LED的亮度随着电流成正比,AP3036提供串连式LED架构,最高可以提供8颗白光LED串连所需电压,并可串联一电阻来设定最大LED电流,功能可涵盖所有小尺寸液晶屏幕背光所需,并保证LED亮度的均一性。AP3036最大的优势是可以用PWM信号调节LED 亮度,调光频率范围非常宽,可以到100KHz,当AP3036使用20KHz以上的频率调节LED亮度时候,可以跳过音频范围,因此音频干扰更小,EMI更好。
图1. AP3036/A 典型应用
AP3036的转换效率最高可以到达82%,最低工作电压达到2.5V, 可以降低电流消耗并且延长电池使用时间,内建的肖特基二极管降低系统所需组件及复杂度。内建的软启动(Soft start)功能可以降低侵入电流(Inrush current),过电压保护(OVP)及过电流保护(OCP)可以确定系统在正常状态下工作。
AP3036采用SOT23-6及TSOT-23-6两种封装,并有200mV版本和250mV版本(AP3036A),目前这两种版本都已经量产,并开始提供样品和Demo Board。
AP3036简介
AP3036是BCD公司最新推出的LED背光专用驱动控制芯片,采用电感结构电流模式升压控制,提供理想的LED恒流功能和优秀的调整率。AP3036采用串联的LED 结构最多可以驱动8LED,通过一个电流检测电阻实现LED的恒流功能。输入电压范围达到2.5V到16V,可以使用单节的电池或者多节电池串联进行系统供电。
AP3036最高工作频率达到1.0MHz, 所以可以明显的减小外部器件的参数和尺寸,典型的1mm 22uH 电感和0.22uF的输出电容可以满足正常的使用条件。
图2. AP3036/A的管脚图
8LED 20mA 背光驱动方案
对于便携式的电子产品的液晶屏幕背光大部分在8LED 以下,使用的LED为20mA的小封装结构,所以本方案可以满足绝大多数这类场合的应用。
应用电路参考图1。LED最大电流是通过FB对地的一个电阻RISET确定的。因为LED采用串联结构,所以可以保证每个LED电流相同,并且与每个LED的导通电压变化没有关系。LED电流的精度就只与电阻的精度有关系,建议选择高精度的电阻来确定LED电流。LED电流和RISET的关系由下公式表示:RISET=VFB/ILED,VFB可以在数据手册里找到。在系统启动瞬间,输入会有比较大的涌入电流,为了避免这种情况对系统和电池产生不良影响。AP3036集成软启动功能,在0.7ms的时间内缓慢启动来消除这种影响。
相应的Demo Board PCB 如下图:
图3 方案PCB Layout
图4 方案实物图
为了避免音频干扰,AP3036特别增加了高频调光功能,PWM调光的频率可以高达100KHz 有效的避免了20KHz以下的音频干扰。并且保证完美的调光线性度和系统稳定性,参考下图5和图6。
图5. LED Current vs. PWM Duty
图6. PWM 调光波形(VIN=3.6V; ILED=20mA; 8LED; FPWM=100KHz; Duty=50%)
AP3036还提供其他两种调光方式:
1. PWM调光信号可以直接通过FB进行LED电流调节,这样可以留出CTRL Pin进行系统的使能控制。参考下图7:
图7. PWM 通过FB调光
2. 直流电平调光,通过改变DC电平值来改变LED电流大小。与PWM调光相比,DC调光有更加稳定的LED电流和输出电压,并且避免了PWM信号的高频干扰。参考图8。
图8. DC 电平通过FB调光
便携式的电子产品都是使用电池进行系统供电,背光系统具有高的转换效率可以有效的延长电池的使用时间。AP3036具有高于82%的转换效率,可以尽可能的延长电池使用时间。下图9是不同LED个数时候的系统转换效率。
图9. 转换效率与LED个数曲线
AP3036具有2.5V到16V的输入电压范围,并在整个电压范围内具有高的转换效率,下图是8LED 20mA电流在整个输入电压下的转换效率曲线。
图10. 转换效率与输入电压曲线
另外,AP3036还内置了必要的保护功能。
1. 内置LED开路保护功能,AP3036内部可以监控输出电压。当LED开路,系统输出电压达到30V,系统会工作在打嗝模式来保证小的功率损耗,并时刻检测LED状态,当LED恢复连接时候系统自动恢复正常的工作状态。
2. 内置过功率保护功能,AP3036按工作频率来检测电感的最大峰值电流,当电感电流大于550mA时候,芯片会周期性的关闭内部功率三极管从而限制了系统的最大功率,保证系统在发生异常情况时候的安全。
小结
使用BCD公司的AP3036可以设计出更高效率的LED背光驱动电源,具有方案新颖、元件数少,体积小,成本低,性价比高的优点,同时这些方案满足电流控制精度、可靠性等全面要求,技术成熟,优势明显,具有广阔的应用前景。
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