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PWM/模拟驱动器引领WLED背光源调光解析

2010-08-26 15:41
龙凰
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  WLED大行其道,针对不同应用需求,PWM与模拟调光驱动器将在不同领域各擅胜场,有鉴于此,目前产业界已开发出能切换模拟与PWM调光模式的解决方案,以因应不同市场需求。

  白光发光二极管(WLED)拥有许多冷阴极灯管所不及的优点,如固态装置、指向性光源等,此外,WLED能以较低的电压进行运作,且可在更大的亮度范围进行调光,以及调光时会呈现出相当线性的亮度变化。

  目前众多内建显示器的电子装置皆采用WLED型背光。若未确实了解各种方法的实作方式及优缺点,并不易找到正确的LED调光方法。本文会先简略说明LED 的供电方式,接着分述两种LED调光方法和其优缺点。透过这些信息,便能选择适当的调光方法与LED驱动IC进行应用。

  配置电压调节转换器达成WLED供电

  WLED亮度会随着通过的电流而呈现直线变化,为使得各串行达到最佳的WLED电流准确度及一致性亮度,LED驱动器应调节通过LED的电流电压,而非调节LED两端的电流电压。图1显示如何在输出大于LED正向电压的总和且电压(VLED)下降情况下,重新设定任何可调整输出的电流调节直流对直流 (DC-DC)转换器成为稳定电源,以驱动串联的多颗WLED。

可调整输出DC-DC转换器提供通过WLED串行的稳定电流

图1 可调整输出DC-DC转换器提供通过WLED串行的稳定电流

  调节电流侦测电阻(RSENSE)两端的电压(VSENSE)而非输出电压(VO)之后,驱动器便成稳定电源,使得VO可随着由电压和温度所产生的ΣVLED变化自行调整。WLED的电压降幅范围为3~4伏特,此一降幅受到LED电流的直接影响,且与温度成反比关系。最近的低功耗驱动器将外部侦测电阻置换为一个或多个电流汲入,尤其是单结型场效应晶体管(FET)(图2)。

含有整合式电流汲入的LED驱动器

图2 含有整合式电流汲入的LED驱动器

        驱动器有两种功能,不仅能够调整汲入FET的驱动电压以达到通过汲入FET的适当电流(相对于偏压电流),且能够调整整合式DC-DC转换器(一般为升压转换器)的输出功率,使得FET具有该电流所需的最低汲源极电压。这类含有整合式升压转换器及八个整合式电流汲入的驱动器,其中一例为TPS61195。

        消弭噪音为PWM调光首要课题

        为提升显示效果,并优化不同环境照明亮度的LED驱动器效率,较新型LED背光电子装置能达到较大的调光范围。有两种方法可用于LED调光:脉冲宽度调变(PWM)调光及模拟调光(图3)。

采用模拟调光及PWM调光时的灯光或LED电流

图3 采用模拟调光及PWM调光时的灯光或LED电流

  为了进行PWM调光,数字信号处理器(DSP)或微控制器(MCU)会传送不同负载周期(D)的PWM讯号,以针对图1所示的驱动器启用及停用WLED驱动器的转换器,或针对图2所示的驱动器启用及停用电流汲入。因此,通过WLED串行的平均电流等于负载周期乘以最大电流,亦即ILEDavg = D×ILEDmax。

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