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汽车照明lcd液晶背光用白光LED驱动解决方案

LCD目前较常采用CCFL作为背光光源 ， 但因CCFL背光驱动线路复杂 ， 要求驱动电压高及演色性能力等因素 ， 再加上背光的光源是系统中耗电量最大的部分 ， 所以在功率限制日趋严苛的情况下 ， 目前已逐渐被产业讨论将使用LED作为代替 。
为满足节能及环保的需求 ， 针对不同应用与不同的功耗范围 ， 全球许多政府及能源机构的各种新的能耗标准也纷纷出炉 。同时 ， 更加严格的规范也在制定中 。降低能耗成为一项无法回避的重要议题 ， 所以对电源管理也提出了更高的要求 。
LED控制正向电流方案
LED是由电流驱动的器件 ， 其亮度与正向电流呈比例关系 。有两种方法可以控制正向电流 。第一种方法是采用LEDV-I曲线 ， 一般利用一个电压电源和一个整流电阻器 ， 来确定产生预期正向电流所需要向LED提供的电压 。但这种方法有一些缺点 ， 如LED正向电压的任何变化都会导致LED电流的变化 。
假设固定电压为3 。6V、电流为20mA ， 当电压变为4 。0V时 ， 温度或制造变化会引起的特定压变 ， 那么电流将可能降低到14mA 。所以正向电压出现较大变化时 ， 会导致更大的正向电流变化 ， 另外 ， 压降和功耗也都会浪费功率和降低电池使用寿命 。第二种方法是利用固定电流来驱动LED 。固定电流可消除正向电压变化所导致的电流变化 ， 因此 ， 可产生固定的LED亮度 。利用固定电流只需要调整通过电流检测电阻器的电压 ， 而不用调整电源的输出电压 。
电源电压和电流检测电阻值决定了LED电流 ， 在驱动多个LED时 ， 只需串联就可以在每个LED中达到固定电流 。而在驱动并联LED时 ， 必须在每个LED串中放置一个整流电阻 ， 但这样将会导致效率降低和电流失配 。
由于便携式应用中 ， 电池的使用寿命是整体应用关键 。所以LED驱动器必须达到高效性 。不过 ， LED驱动器的效率测量与典型电源的效率测量是有些不同 。典型电源效率测量的定义 ， 是输出功率除以输入功率 。而对于LED驱动器来说 ， 输出功率并非是相关参数 ， 反而预期LED亮度所需要的输入功率值才是重点 。在这点可以利用LED功率除以输入功率来得到答案 。
过压保护
在固定电流模式中 ， LED驱动组件必须提供过压保护功能 。无论负载是多少 ， 都可产生固定电流 。但如果负载电阻增大 ， 相对的电源的输出电压也必须随之增加 。当电源检测到过大的负载电阻 ， 或负载断开的话 ， 那么输出电压可能会超出IC ， 或其它组件的最大使用电压范围 。因此 ， 在驱动器里就必须提供过压保护 。例如：可以利用将Zener二极管与LED并联 ， 这样的方式可将输出电压限制在Zener二极管击穿电压和电源内 。当出现过压时 ， 输出电压会提高到Zener二极管击穿点 ， 并通过Zener二极管 ， 然后再到接地的电流检测电阻器 ， 所以在Zener二极管与LED并联下 ， 可以稳当地提供输出电流 。
另外 ， 也可以利用监控输出电压 ， 在达到过压前关闭电源 。当过压的情况出现时 ， LED驱动器可以降低功耗 ， 并延长电池使用寿命 。
PWM调光
许多便携式LCD背光应用都需要有限度地调节亮度 。在这一部份可以采用两种调光方式 ， 就是模拟或PWM的方法 。采用模拟调光 ， 就像大家所熟悉的 ， 在LED上增加50%的电流 ， 这样就可以提高50%的亮度 。但这种方法是有缺点的 ， 那就是会出现LED颜色偏移 ， 并需要采用模拟控制信号 ， 因此 ， 这种模式一般来说使用率并不多 。而利用PWM调节亮度的关键是 ， 为确保使用者的眼睛看不到PWM脉冲现象 ， PWM信号的频率必须高于100Hz ， 最大PWM频率是取决于电源激活与响应时间 。
负载断开
负载断开是LED驱动电源中一个经常被忽视的功能 ， 因为在电源失效时 ， 可以利用负载断开将LED与电源断开 。这种功能在下列两种情况下是相当重要的 ， 那就是断电和PWM调光 。例如：在升压转换器断电期间 ， 负载仍然透过电感器和二极管与输入电压相连接 。因为输入电压仍然与LED连接的情况下 ， 总电源已经失效 ， 仍旧会继续产生小电流 ， 当长时间出现漏电流现象将会缩短电池寿命 。另外 ， 负载断开在PWM进行亮度控制时也很是相当重要 。因为在PWM不运作期间 ， 电源在失效的情况下 ， 但输出电容仍然与LED连接 。
如果没有负载断开的话 ， 输出电容仍旧会提供LED电源 ， 直到PWM再次打开电源 。因为电容在每个PWM循环开始时 ， 都会出现放电的现象 ， 一次电源必须在每个PWM循环开始时 ， 将输出电容器充电 ， 所以 ， 会在每个PWM循环出现时产生突波脉冲 。突入的电流会造成系统效率降低 ， 并在输入总线上出现瞬时电压 。而如果具有负载断开功能的话 ， LED就会从电源断开 ， 这样当电源失效时 ， 就不会出现漏电流 ， 而且在PWM进行亮度调整的循环间 ， 输出电容器都是充满的 。
目前 ， 全球各大业者正在积极开发结构更加完整、背光效率更高的白光LED驱动电路 。所以由于移动电话继续朝着多功能智能化的方向发展 ， 因此 ， 预计LED驱动器的需求量会持续增加 。例如：目前普通的移动电话一般只采用2至4颗LED驱动器 ， 但功能更加丰富的双屏幕照相手机需要7～9颗LED驱动器 ， 才可满足灯光方面的要求 。
【汽车照明lcd液晶背光用白光LED驱动解决方案】

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