背光應用的需求和挑戰
LED具有高色彩飽和度、環保耐用等優點，已在各種中小尺寸LCD面板中大量應用，目前正逐步向筆記本電腦、液晶電視等大中型LCD背光源市場滲透。2009年液晶電視採用LED背光的比例僅為3%，在未來三四年內，將可迅速攀升至40%至50%，為開發LED驅動器方案的廠商帶來了巨大商機。
與CCFL相比，LED背光源的色彩表現更具優勢。LED採用5 V～24 V低壓驅動，非常安全，驅動電路設計較為簡單，也非常節電。LED不使用對環境有害的汞，也就不存在汞泄漏等問題。LED技術也面臨著一些挑戰，如發光效率較低、成本高、價格昂貴。隨著LCD背光向多種LED技術轉移，設計工程師還要應對電源管理、熱管理和色彩管理等新的挑戰。
目前，汽車電子、移動設備、LCD背光、可定址標誌及通用照明等都是LED技術的潛在應用領域，其中LCD背光將成為LED技術的下一個主戰場。
此外，電池供電的攜帶型應用功能越來越多，尺寸也越來越小巧，使得這些設備的功率需求也越來越高。採用低功率LED驅動器更有助於節省功耗，延長電池壽命，給消費者帶來更好的使用體驗。
安森美半導體的多樣化背光解決方案
1. 中大尺寸液晶電視LED背光方案
LED背光液晶電視主要有側光式和背光式兩種方案，其電源管理的重要要求就是提高能效；另外，由於LED背光液晶電視以超薄外型為重要賣點，其電源管理方案更要以低高度來配合纖薄設計，還要顧及散熱、降低電磁干擾、不同通道亮度匹配、調光及故障診斷和保護等問題。
(1)側光式方案：安森美半導體的高性價比多通道線性LED側光式方案在半橋轉換段採用NCP1397初級側控制器和500 V高壓MOSFET NDF05N50，以及6通道線性LED驅動器CAT4026。
CAT4026是用於大尺寸側光式LED背光液晶電視的高性價比多通道線性LED驅動器，可以單顆IC支持6個通道，易於分級為多達12個或18個通道(相應採用2個或3個控制器)，目標能效高於90%，典型能效達94%；提供<±2%的極佳電流匹配精度及<1%的400 Hz PWM調光範圍，並採用外部功率雙極結晶體管實現更好的散熱。
該方案由LED背光轉換器(NCP1397等)和LED控制器(CAT4026等)組成(見圖1)，支持低高度LED背光液晶電視設計，電路板上高度低於8 mm，總高度低於12.5 mm，還可以優化處理寬範圍調光、散熱、故障保護等，使電源設計挑戰迎刃而解。
圖1：大屏幕LED背光液晶電視側光式方案(黃色背景部分)
(2)直下式方案：除了側光式方案，安森美半導體還提供基於NCP1397、NDF05N50和NCP1034的直下式降壓驅動方案。NCP1034採用高達500 kHz的可編程開關頻率驅動一對外部N溝道MOSFET，能夠靈活調節集成電路的工作，以符合系統級要求。另外，內部1.25 V參考電壓可以對輸出電壓精密穩壓，用於低壓應用。該器件具有預防電氣故障的保護特性，如欠壓鎖定和斷續(hiccup)電流限制，在發生故障時可提供系統級安全性。其優勢包括驅動高能效場效應管(FET)及為1顆或多顆器件提供固定頻率。
安森美半導體還為LED背光液晶電視提供了更多一站式方案，包括功率因數校正(PFC)、待機開關電源，以及相關的整流器、運算放大器、MOSFET及分立器件等。
2. 攜帶型設備LED背光方案
對攜帶型電子設備設計人員來說，高效能和小尺寸通常是最優先考慮的因素。安森美半導體推出了各種為攜帶型設備優化的LED背光方案，如用於扣式電池供電設備的低功率LED背光碟機動器，以及用於手機和數碼相機等的LED背光碟機動器，以配合客戶在獲得小尺寸設計的同時延長電池使用時間，推出符合用戶需求的創新產品。
(1)鈕扣式電池供電設備LED背光碟機動器：越來越多的創新型便攜設備採用了鈕扣式電池，如血糖儀、數字體溫計、血氧計、呼吸分析儀和生理監測儀等。由於這種電池的獨特特性以及需要長工作壽命，這些緊湊型應用需要定製的LED驅動器，不僅要管理背光，還要監測電池電量。
這類應用可採用安森美半導體新的CAT3661單LED驅動器，圖3是其應用電路圖。該器件採用安森美半導體專利的四模(Quad Mode)電荷泵架構，能效高達92%，靜態電流低至150 μA，提供可調節的低電池電量檢測、強固的LED故障監測、軟啟動和短路限制等功能，採用低高度3 x 3 mm TQFN-16封裝，非常適合這類應用。
圖3：為鈕扣式電池供電設備優化的CAT3661 LED驅動器應用電路圖
新元件提供了低雜訊輸入汶波和恆定開關頻率，使用小尺寸外部陶瓷電容，進一步節省空間及系統總成本。四模電荷泵支持2～2.5 V的寬輸入電壓，峰值效能水平比傳統高效能1.5x三模電荷泵高10%。該元件滿載時在所有工作模式下的典型靜態電流僅為150 μA，具備零電流關閉，可降低能耗，確保延長電池使用時間。
(2)手機和數碼相機等LED背光碟機動器：安森美半導體提供線性、電感型和電荷泵型等不同拓撲的LED驅動器，用於手機和數碼相機等便攜產品。這些驅動方案具有高能效，可延長電池使用時間，減小印製電路板面積和高度，實現纖薄造型。具體而言，線性方案適合色彩指示器和簡單的背光應用，電感型方案能效最佳，電荷泵方案占板面積和高度極小，適合不同應用。
便攜產品要顯示高解析度照片、影片或網頁，獲得良好的用戶體驗，就要採用較大尺寸的LCD屏幕，需要更多的LED背光。驅動更多LED需要消耗更高功率，安森美半導體的NCP5021和NCP5890新穎驅動器集成了環境光感測功能，根據模擬環境光感測器的輸入自動調節背光電流，使屏幕亮度與環境光匹配，節省電池電量。圖4是採用NCP5890的多個白光LED應用電路圖。
圖4：採用NCP5890的多個白光LED應用電路圖
NCP5890是一款獨特的照明管理器，在極小封裝中集成了LCD背光、裝飾光控制和環境光感測功能。該器件輸出電壓為30 V，可管理多達8個串聯LED，實現LCD屏幕的均衡背光。該器件還可控制三組白光LED或RGB LED，在鍵盤或底盤上營造出裝飾光圖案。NCP5890是緊湊型智能手機和攜帶型媒體播放器專用解決方案。
此外，NCP5890還內置了漸進調光功能來營造淡入淡出效果。環境光感測和漸進調光都是內置的自動化功能，可以簡單IC指令激活。該器件支持IC協議，有兩種不同的地址選項，還具有真關斷(true cut-off)功能，限制關閉模式下的泄漏輸出，以延長電池使用時間。
總結
安森美半導體身為用於綠色電子產品的首要高性能、高能效硅方案供應商，運用其在低壓和高壓技術、電源管理方面的專長，針對背光應用提供了多樣化解決方案。除了本文著重介紹的一些典型應用，安森美半導體還有各種為不同應用優化的LED驅動器，以及創新的GreenPoint®工具，幫助設計人員實現互動式網上設計及驗證，加速固態照明方案的設計。
[admin via 研發互助社區 ] 針對背光應用的多樣化解決方案已經有4168次圍觀
http://cocdig.com/docs/show-post-39031.html
