白光LED廣泛用于小型液晶顯示器(LCD)面板及鍵盤背光以及指示器應(yīng)用。高亮度LED則用于手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的閃光光源。這些應(yīng)用需要優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)器解決方案,，能夠延長電池使用時(shí)間,、減小印制電路板(PCB)面積及高度。在這些應(yīng)用領(lǐng)域,，常見的LED驅(qū)動(dòng)器方案涉及線性,、電感型或電荷泵型不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，各有其特點(diǎn),。例如,，電感型方案總能效最佳；電荷泵方案由于使用低高度陶瓷電容,，占用的電路板面積和高度極?。痪€性方案非常適合色彩指示器以及簡單的背光應(yīng)用,。安森美半導(dǎo)體提供所有這三種類型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的LED驅(qū)動(dòng)器方案(參見圖1),，滿足用戶不同的應(yīng)用需求。
圖1：低壓便攜設(shè)備應(yīng)用的不同LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示例
在電荷泵型方案方面,，安森美半導(dǎo)體提供支持不同調(diào)光類型的產(chǎn)品,，如單模、雙模,、三?；蛩哪ｋ姾杀梅桨傅龋鏑AT3200,、NCP5602,、NCP5612、NCP5623,、CAT3606,、CAT3616、CAT3626,、CAT3603,、CAT3604、CAT3614,、NCP5603等,。以NCP5623為例，這是一款采用2.0 mm×2.0 mm×0.55 mm LLGA-12無鉛封裝的高能效LED驅(qū)動(dòng)器,，帶有I2C接口,，內(nèi)置漸進(jìn)調(diào)光功能，特別設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)手機(jī)等便攜產(chǎn)品中的RGB LED裝飾光和增強(qiáng)型LCD背光,。NCP5623實(shí)現(xiàn)94%峰值能效和低于1微安的待機(jī)電流,，將便攜設(shè)備電池工作時(shí)間延至最長,。對典型應(yīng)用而言，該器件除了具備極小型IC封裝的優(yōu)勢之外,，兼具僅需4個(gè)無源元件就能工作的特點(diǎn)。該器件還具備短路和過壓保護(hù)功能,，在LED失效時(shí)保護(hù)系統(tǒng),。
值得一提的是，安森美半導(dǎo)體還提供多款四模電荷泵型LED驅(qū)動(dòng)器,，如CAT3636,、CAT3637、CAT3604V,、CAT3643,、CAT3644、CAT3647,、CAT3648和NCP5604A/B等,。從CAT3648為例，這是安森美半導(dǎo)體的一款擁有專利的高能效四模(Quad-Mode™)自適應(yīng)分?jǐn)?shù)型(fractional) LED驅(qū)動(dòng)器,，能以25 mA電流驅(qū)動(dòng)多達(dá)4顆LED(見圖1),，能效高達(dá)92%。這種四模驅(qū)動(dòng)器提供1x,、1.33x,、1.5x和2x四種模式，與提供1x,、1.5x和2x三種模式的大多數(shù)電荷泵型驅(qū)動(dòng)器相比,，能效高10%，且無需額外電容,，將LED驅(qū)動(dòng)器性能提升到新的水平,。這些驅(qū)動(dòng)器適合在低壓便攜設(shè)備小尺寸LCD背光、LED閃光應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)白光LED,。
在電感升壓型方案方面,，安森美半導(dǎo)體提供采用PWM調(diào)光方式的不同產(chǎn)品，如輸出電流在20 mA到50 mA之間的CAT32,、CAT37,、CAT4137、CAT4139,、CAT4237,、CAT4238和NCP5005、NCP5010,，以及提供更大輸出電流的CAT4240(250 mA),、NCP5050(600 mA)和NCP1422(800 mA)等,。這些電感升壓型驅(qū)動(dòng)器適合在低壓便攜設(shè)備背光和閃光應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)白光LED。
在線性背光驅(qū)動(dòng)器方案方面,，安森美半導(dǎo)體提供2到4個(gè)通道的多款單模LED驅(qū)動(dòng)器,，如CAT4002A、CAT4002B,、CAT4003B,、CAT4004A和CAT4004B等。這些背光驅(qū)動(dòng)器提供32級調(diào)光控制,，提供25 mA的固定或可調(diào)節(jié)輸出電流和低于1 μA的極低關(guān)閉電流,，而且沒有開關(guān)電源噪聲問題。這些單模LED驅(qū)動(dòng)器通常作為系統(tǒng)級方式的一部分,，用于設(shè)計(jì)集成低電壓LED和簡單LED驅(qū)動(dòng)器的背光電路,。這些驅(qū)動(dòng)器電路簡單，幫助延長電池使用時(shí)間,、降低成本(如節(jié)省外部電容)及降低噪聲,，為入門級便攜產(chǎn)品及低成本手機(jī)市場提供一種簡單的方案。
圖2：CAT4002B應(yīng)用電路圖,。
專門用于相機(jī)閃光的LED驅(qū)動(dòng)器方案
值得一提的是,，在相機(jī)閃光應(yīng)用中，除了可以使用NCP5005和CAT4134這樣的電感升壓型驅(qū)動(dòng)器,，還可以使用NCP5680和CAT3224這樣的電荷泵型驅(qū)動(dòng)器,，從而支持高百萬像素相機(jī)閃光，以及替代氙氣閃光,，配合纖薄設(shè)計(jì),。其中，NCP5680和CAT3224均是基于超級電容的LED驅(qū)動(dòng)器,，分別可提供10 A和4 A的大閃光電流,。
實(shí)際上，如今的500萬像素或更高分辨率的相機(jī)為了在弱光下拍得高分辨率的照片,，需要高亮度的閃光,。當(dāng)今的白光LED能夠提供這個(gè)等級的光能，但需要比相機(jī)電池能提供的能量高出近400%,。以安森美半導(dǎo)體的NCP5680為例,，這器件配合電池管理一顆超級電容來驅(qū)動(dòng)LED閃光至充分亮度，提供達(dá)10 A的大峰值電流,。NCP5680中的集成驅(qū)動(dòng)器還管理超級電容,，處理其它峰值功率功能，如變焦,、自動(dòng)對焦,、音頻,、視頻、無線傳輸,、GPS數(shù)據(jù)讀取及射頻(RF)放大,，延長電池使用時(shí)間而不放棄纖薄型設(shè)計(jì)。NCP5680集成了超級電容充電,、浪涌電流管理和LED電流控制所需的全部電路,，節(jié)省設(shè)計(jì)人員的開發(fā)時(shí)間、電路板空間及元器件成本,。
圖3：業(yè)界首款單芯片4 A超級電容LED驅(qū)動(dòng)器CAT3224應(yīng)用電路圖。
CAT3224則是業(yè)界首款4 A單芯片超級電容LED驅(qū)動(dòng)器(見圖3),，集成了雙模1x/2x電荷泵,，提供三項(xiàng)關(guān)鍵功能：精密的超級電容充電控制、電流放電至LED閃光的管理,，以及為LED手電筒模式提供恒流,。這三種模式的工作電流能以3顆外部電阻作簡易編程，能吸收達(dá)4 A的LED閃光脈沖電流,。超級電容技術(shù)的高峰值電流優(yōu)勢,，結(jié)合CAT3224簡單的并行邏輯接口，使這器件成為采用LED替代氙氣燈的應(yīng)用的極佳選擇,。
其它新穎LED驅(qū)動(dòng)/控制器
在低壓便攜設(shè)備應(yīng)用方面,，除了上述LED驅(qū)動(dòng)器，安森美半導(dǎo)體還提供其它一些新穎的產(chǎn)品,，如NCP5890和CAT3661,。其中，NCP5890是一款獨(dú)特的照明管理集成電路(LMIC),，以3 mm x 3 mm x 0.5 mm的極小型封裝中集成了液晶顯示器(LCD)背光,、裝飾光控制和環(huán)境光感測功能。
眾所周知,，當(dāng)今的便攜電子產(chǎn)品很流行較大的LCD屏幕和LED照明效果,。為了滿足所有這些照明要求，硬件設(shè)計(jì)人員通常需要采用數(shù)個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器,。由于電路板空間有限,，要實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的照明效果，通常需要大量的軟件編程和微控制器(MCU)資源,。安森美半導(dǎo)體提供NCP5890這樣的更簡單單芯片硅解決方案,，具有多種以指令控制實(shí)現(xiàn)的照明效果，幫助硬件設(shè)計(jì)工程師滿足他們特定的照明和電源設(shè)計(jì)目標(biāo),。這款照明管理IC具有30 V輸出電壓能力,，驅(qū)動(dòng)串聯(lián)LED,，實(shí)現(xiàn)對LCD屏幕的均衡背光。此外,，這器件控制三組白光 LED或RGB LED,，在鍵盤或底盤上營造出裝飾光圖案，與背光形成獨(dú)特的組合,。這驅(qū)動(dòng)器還根據(jù)環(huán)境光的亮度來調(diào)節(jié)背光電流,，從而延長電池使用時(shí)間。NCP5890是緊湊型智能手機(jī)等應(yīng)用的專用解決方案,。
圖4：針對扣式電池優(yōu)化的CAT3661 LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用電路圖,。
如今，越來越多的創(chuàng)新型便攜設(shè)備采用扣式電池(coin cell)供電,，如醫(yī)療應(yīng)用中的血糖儀,、數(shù)字體溫計(jì)、血氧計(jì),、呼吸分析儀和生理監(jiān)測儀等,。由于這種電池的獨(dú)特特性以及需要長工作壽命，這些緊湊型應(yīng)用需要定制的LED驅(qū)動(dòng)器,，不僅要管理背光,，還要監(jiān)測電池電量。在這類應(yīng)用中,，可以采用安森美半導(dǎo)體計(jì)劃于2010年下半年推出的CAT3661 2至2.5 V單LED驅(qū)動(dòng)器,。這器件同樣采用安森美半導(dǎo)體專利的四模(Quad Mode)電荷泵架構(gòu)，能效高達(dá)92%,，靜態(tài)電流低至約150 μA,，提供可調(diào)節(jié)的低電池電量檢測功能，以及強(qiáng)固的LED故障監(jiān)測,、軟啟動(dòng)和短路限制等保護(hù)功能,，采用低高度的3 x 3 mm TQFN-16封裝，非常適合這些便攜設(shè)備應(yīng)用,。
小結(jié)：
安森美半導(dǎo)體身為應(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，運(yùn)用公司在低壓和高壓技術(shù),，以及在電源管理方案方面的專長,，提供全面的LED驅(qū)動(dòng)或控制解決方案。本文著重介紹了安森美半導(dǎo)體采用不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),、用于低壓便攜設(shè)備背光或指示器應(yīng)用的各種白光或RGB LED驅(qū)動(dòng)器,，并專門介紹了安森美半導(dǎo)體用于要求大電流能力的便攜設(shè)備閃光應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)器，以及集成了多種功能的照明管理集成電路和針對扣式電池優(yōu)化了的LED驅(qū)動(dòng)器,，方便工程師結(jié)合具體應(yīng)用選擇適合的產(chǎn)品,。
參考資料：
安森美半導(dǎo)體LED照明方案選型手冊,，www.onsemi.cn/pub/Collateral/BRD8034-D.PDF
NCP5680數(shù)據(jù)手冊，www.onsemi.cn/pub_link/Collateral/NCP5680-D.PDF
CAT3224數(shù)據(jù)手冊,，www.onsemi.cn/pub_link/Collateral/CAT3224-D.PDF