高效LED背光驱动电源方案设计

　　摘要：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，可以提供8颗白光LED串连所需电压，AP3036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。

　　LED = Light Emitting Diode，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光；LED = Large Electronic Display，大型电子展示；LED = Lupus erythematosus disseminatus，播散性红斑狼疮，一种慢性、特发性自身免疫病；led是lead的过去式和过去分词，意为“领导，带领”；俄罗斯Pulkovo机场的IATA代码。本词条主要介绍发光二极管。

　　图1. AP3036/A 典型应用

　　AP3036的转换效率可以到达82%，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恒流功能和的调整率。AP3036采用串联的LED 结构多可以驱动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。

　　LED（Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管）是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过150lm/W（2010年）。将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯进行对比，结果显示：普通白炽灯的光效为12lm/W，寿命小于2000小时，螺旋节能灯的光效为60lm/W，寿命小于8000小时，T5荧光灯则为96lm/W，寿命大约为10000小时，而直径为5毫米的白光LED光效可以超过150lm/W，寿命可大于100000小时。有人还预测，未来的LED寿命上限将无穷大。

　　应用电路参考图1。LED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%）