為低電壓便攜式設(shè)備背光或閃光應(yīng)用選擇合適的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)器方案是設(shè)計(jì)人員面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)榧纫紤]延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，又要減小印制電路板(PCB)面積及高度。目前,，小型液晶顯示器(LCD)面板及鍵盤背光以及指示器應(yīng)用大多采用白光LED和RGB三色LED；手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)中的閃光光源通常使用高亮度LED。因此,，這些應(yīng)用需要優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)器解決方案,，使用低電壓便攜式LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
安森美半導(dǎo)體身為全球高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應(yīng)商,，提供涵蓋電感型,、電荷泵型、線性等不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的低壓便攜設(shè)備背光或閃光方案,。這些方案中,，電感型方案可提供最佳的整體能效，電荷泵型方案使用低高度陶瓷電容作為能量轉(zhuǎn)移機(jī)制,，占用的電路板面積和高度極小,，線性驅(qū)動(dòng)方案則是彩色指示器以及簡(jiǎn)單背光應(yīng)用的理想選擇。這些方案可用于滿足不同應(yīng)用需求,。
1)電感升壓及降壓型方案
在電感升壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面,，安森美半導(dǎo)體提供采用PWM和/或單線式調(diào)光方式的不同產(chǎn)品，適合在低電壓便攜式設(shè)備背光和閃光應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)白光LED,。這些產(chǎn)品包括：輸出電流為20 mA的CAT37,、CAT32、CAT4238,、CAT4252,、CAT4253、CAT4157,、CAT4158和CAT4258，輸出電流為40 mA的CAT4137和NCP5005,，輸出電流為50 mA的CAT4139,，以及更大輸出電流的CAT4240(250 mA)、NCP1422(800 mA)和CAT4131(1.5 A/0.3 A)等,。
圖1：電感升壓型方案示例
以NCP5005為例,，它是一款緊湊型高效率背光LED升壓驅(qū)動(dòng)器，提供高達(dá)22 V電壓,，可為L(zhǎng)CD背光控制,、鍵盤背光等應(yīng)用的2至5個(gè)串聯(lián)白光LED供電。其能效高達(dá)90％,，關(guān)機(jī)電流1 μA,，工作輸入電壓范圍為2.7 V至5.5 V。它內(nèi)置短路和過(guò)壓保護(hù)及欠壓切斷功能,。其電流可自動(dòng)匹配LCD,，所有引腳均為ESD保護(hù)，低EMI輻射,。
而在電感降壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案,，安森美半導(dǎo)體提供輸出電流高達(dá)1 A的NCP1529白光LED驅(qū)動(dòng)器,，應(yīng)用于手電筒/閃光等應(yīng)用。
2)電荷泵型方案
安森美半導(dǎo)體專利的四模(Quad-Mode)自適應(yīng)分?jǐn)?shù)電荷泵的能效比市場(chǎng)上常規(guī)的三模電荷泵高出提供10％,，并減小多達(dá)65％的封裝,，將LED驅(qū)動(dòng)器的性能提升到了新的水平。Quad-Mode LED驅(qū)動(dòng)器通?？蔀榛陔姼械腖ED驅(qū)動(dòng)器提供高能效,，同時(shí)消除較厚的電感和有害的EMI干擾。
大多數(shù)電荷泵LED驅(qū)動(dòng)器可提供對(duì)應(yīng)于輸出電壓與輸入電壓比的三種操作模式：1倍,、1.5倍和2倍,；而四模架構(gòu)增加了1.33倍的第四種操作模式，不需要額外的電容和電感,。它比三模式電荷泵效率提高了10％以上,。
圖2：電荷泵型方案示例
安森美半導(dǎo)體提供總輸出電流10 mA至192 mA的多種產(chǎn)品，涵蓋NCP1840,、CAT3661,、NCP5612、CAT3647,、CAT3200,、CAT3200H、CAT3606,、CAT3616,、CAT3626、CAT3636,、CAT3637,、CAT3649、CAT3604A,、CAT3604V,、CAT3614、CAT3644,、CAT3648,、NCP5623B/C和CAT3643等；還有更大輸出電流的產(chǎn)品NCP5603(200 mA DC,，350 mA脈沖),、CAT3612(300 mA)和CAT3224(4閃光燈，400 mA電筒)等,。
圖3：四模比三模效率提升10％以上
以多通道LED驅(qū)動(dòng)器NCP1840為例,，該器件能夠幫助用戶創(chuàng)建任何照明圖形，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)多達(dá)8顆LED。由于處理器不再需要直接控制各個(gè)獨(dú)立LED,，采用NCP1840可簡(jiǎn)化通常由其系統(tǒng)設(shè)計(jì)中處理器來(lái)完成的工作,；通過(guò)統(tǒng)一控制各個(gè)LED亮度及閃爍率的串行接口寫入寄存器或讀取寄存器，能夠方便地進(jìn)行電流及調(diào)光程度編程,。LED亮度程度能以對(duì)數(shù)而非線性形式控制,，從而使肉眼觀看也沒(méi)有亮度失真。NCP1840采用高能效,、低噪聲四模電荷泵,，能夠延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，非常適合便攜式應(yīng)用,。
圖4：NCP1840典型應(yīng)用電路
3)線性驅(qū)動(dòng)方案
安森美半導(dǎo)體還提供多款2至4通道單模線性背光LED驅(qū)動(dòng)器,，如CAT4002A、CAT4002B,、CAT4003B,、CAT4004A和CAT4004B等。這些背光驅(qū)動(dòng)器通過(guò)1線EZDim接口提供32級(jí)調(diào)光控制,，具有25 mA固定(B型)或可調(diào)(A型)輸出電流和低于1 μA的極低關(guān)斷電流,，沒(méi)有開(kāi)關(guān)電源噪聲問(wèn)題。
這些單模LED驅(qū)動(dòng)器通常作為系統(tǒng)級(jí)方式的一部分,，用于設(shè)計(jì)集成低電壓LED和簡(jiǎn)單LED驅(qū)動(dòng)器的背光電路,。這些采用薄型微型封裝的驅(qū)動(dòng)器電路簡(jiǎn)單，可延長(zhǎng)電池使用時(shí)間,、降低成本(如省去外部電容)及降低噪聲,，為入門級(jí)便攜式產(chǎn)品，如手機(jī),、相機(jī)和攝像機(jī),、便攜式游戲及便攜式醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)提供了簡(jiǎn)單的解決方案。
圖5：線性LED驅(qū)動(dòng)器方案示例
圖6：32級(jí)EZDim調(diào)光控制
圖7：CAT4003B線性背光驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用電路
4)相機(jī)閃光專用LED驅(qū)動(dòng)器方案
LED越來(lái)越多地應(yīng)用于拍照手機(jī),、智能手機(jī)和氙氣燈泡替代,，且光輸出能力不斷提供,，從而滿足更高的性能需求,。安森美半導(dǎo)體的CAT3612、CAT4131,、CAT4134和CAT3224都是這類驅(qū)動(dòng)方案,。這些器件分別采用電荷泵、電感升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),，可以提供不同的閃光電流和亮度,。
圖8：不同閃光電流和亮度的專用LED驅(qū)動(dòng)器
以CAT4134為例，這是一款大功率電感升壓型雙通道驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，提供2路匹配的LED電流,。輸出電流級(jí)別通過(guò)2個(gè)電阻之一RSET或RFLASH來(lái)控制,。當(dāng)FLASH輸入引腳為低(電影模式)，電阻RFLASH設(shè)置LED電流,。每個(gè)通道驅(qū)動(dòng)2或3個(gè)白色串聯(lián)LED,，并提供1個(gè)可調(diào)節(jié)電流以控制其亮度。支持輸入電壓低至3V,，使得器件適合于鋰離子電池的應(yīng)用,。
高頻低噪聲操作使該器件可與小型外部電感和陶瓷電容一起使用，同時(shí)提供極佳的能效,。當(dāng)器件不使用時(shí),，可通過(guò)關(guān)斷引腳將器件設(shè)置為“零”靜態(tài)模式。CAT4134除了具有軟啟動(dòng)和電流限制功能,，還具有熱關(guān)閉保護(hù)功能,。過(guò)壓專用引腳（OVP）允許用戶限制最大LED供電電壓。
圖9：CAT4134專用LED驅(qū)動(dòng)器典型應(yīng)用電路圖
電荷泵型驅(qū)動(dòng)器CAT3224也適合相機(jī)閃光應(yīng)用,，從而支持高百萬(wàn)像素相機(jī)閃光,，以及替代氙氣閃光，配合纖薄設(shè)計(jì),。CAT3224是業(yè)界首款4 A單芯片超級(jí)電容LED驅(qū)動(dòng)器,，集成了雙模1x/2x電荷泵，提供三項(xiàng)關(guān)鍵功能：精密的超級(jí)電容充電控制,、電流放電至LED閃光的管理,，以及為L(zhǎng)ED手電筒模式提供恒流。這三種模式的工作電流均可以3個(gè)外部電阻來(lái)簡(jiǎn)易編程,，提供達(dá)4 A的LED閃光脈沖電流,。超級(jí)電容技術(shù)的高峰值電流優(yōu)勢(shì)，結(jié)合CAT3224簡(jiǎn)單的并行邏輯接口,，使該器件非常適用于采用LED替代氙氣燈的應(yīng)用,。
圖10：CAT3224 LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用電路圖
5)多功能和RGB驅(qū)動(dòng)器
安森美半導(dǎo)體還提供各種多功能LED驅(qū)動(dòng)器(如LV5219LG、LV5231CS,、LV5207LP和LV5216CS)和RGB照明驅(qū)動(dòng)器(如LV5213LP,、LV5217LP、LV5223GR,、LV5226CS和LV5230LG),，前者具有LED電流可編程、主LED自動(dòng)亮度控制,、外部亮度控制等功能,，適用于7至16個(gè)LED通道的閃光燈/手電筒,、RGB照明、主液晶屏背光,、輔助液晶屏背光等應(yīng)用,。后者主要用于支持彩色照明設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)便攜式設(shè)備豐富的照明色彩,。
總結(jié)
作為應(yīng)用于綠色電子產(chǎn)品的首要高性能,、高能效硅方案供應(yīng)商，安森美半導(dǎo)體利用其在低電壓和高壓技術(shù)以及在電源管理方案方面的專長(zhǎng),，提供全面的LED驅(qū)動(dòng)或控制解決方案,，其中就包括應(yīng)用于便攜式設(shè)備背光或閃光應(yīng)用的豐富LED驅(qū)動(dòng)器。這些方案在集成更多功能的同時(shí),，采用越來(lái)越小的封裝,，實(shí)現(xiàn)越來(lái)越低的功耗，有助于工程團(tuán)隊(duì)和原設(shè)備制造商(OEM)高性價(jià)比地利用LED照明來(lái)體現(xiàn)產(chǎn)品的與眾不同,，并加快上市時(shí)間,。