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剖析移动电话与PDA使用中LED照明驱动电路的规划环亚娱乐ag88
来源:http://www.zawa0150.com 责任编辑:环亚娱乐ag88 更新日期:2018-09-17 13:12

  剖析移动电话与PDA使用中LED照明驱动电路的规划

   本文首要评论了广泛运用在移动电话与PDA等便携式设备中的LED以及相关驱动电路,除将焦点投注在最新的LED运用外,咱们也检视白光LED的开展,并将针对LCD背光、装修用照明和指示及摄影手机上亮光灯等驱动电路的结构与最新功用供给图解阐明。

   LED怎么改进移动电话与PDA中的灯光作用和功用

   由于具有高照明功率、长效性与小体积,LED已成为便携式设备,如移动电话与PDA等的必然挑选,约0.1W的低功耗白光LED现在正广泛运用在LCD显现面板的背光与键盘照明上,当然也可经过衔接多颗LED带来较高的亮度作为暂时照明或亮光灯等运用,而可达1W的高功率LED则运用在装备两百万像素,乃至更高分辨率的摄影手机中来支撑漆黑环境中的摄影功用。除白光LED外,RGB(红、绿、蓝)光LED也经常被用来强化移动电话的质感,经过三种颜色准确适当地混和,RGB LED可发明出丰厚多样的颜色。

  在指示运用上,当有来电或信息时能够让五颜六色LED闪耀,或运用颜色来显现发话者的身份,例如自行界说的群组,如朋友、家人或事务来往的来电,LED路灯节能改造工程火遍全国,这项功用不仅为移动电话带来个性化,一起在十分吵杂的环境中也适当有用。为进一步强化运用者的影音感触,RGB LED也一起用来发生许多吸引人的发光作用,其间一个比如是将RGB的发光动作与响铃的旋律或MP3音乐加以同步,别的一个RGB发光的风趣运用则是日本松下公司的Feel Talk功用,由于RGB LED被组织在移动电话的机壳下方,因而能够依运用者的心境显现不同的颜色。

   LED效能的改进和电气特性

   在很多资金投注LED开发后,白光LED的照明功率比起刚发明时有了大幅度的改进,现在商场上最佳的白光LED照明功率能够到达100lm/W,适当挨近日光灯管,而一些抢先公司也测验在蓝光LED上运用不同的涂敷物质,并推出更佳发光功率的规划方案,因而供给面板背光所需的LED数目将继续下滑,现在移动电话上规范LCD面板所需的背光LED大约为2~4颗,而PDA或智能型手机上LCD面板的背光则需求6~10颗。在进一步评论LED背光与亮光灯的驱动电路结构与新功用前,先回忆一下移动电话与PDA中广泛运用的LED以及电池的电气特性。

   依不同制造商所选用技能的差异,LED的正向电压(Vf)大约在2.7~4V之间,一般高功率LED具有高达4.9V的较高正向电压,因而LED驱动电路就有必要供给满意的正电压以便让LED以正向偏压的办法发光。当选用多颗LED来供给背光时,在驱动电路规划上应考虑正向电压间的距离,为了得到相同的照明强度,也就是让不同的LED宣布相同的颜色,规划工程师有必要保证流经每颗LED的正向电流能够相同,低功率LED一般选用20mA的正向电流,最大约为25mA,现在商场上的高功率LED则能以高达1.5A的脉冲电流来驱动。

   电池的电气特性

   现在移动电话与PDA中最常见的电池为锂离子或许锂高分子可充电电池,选用锂资料的可充电电池额外电压规模是3.6V~3.7V,作业电压则为4.2V~3.2V,为保证能够安全作业,这类型的锂电池只能够在1C的规模内充电或放电,这儿C由电池的额外容量所决议,例如1,000mAh的电池最高放电电流为1A,移动电话一般运用的电池容量大约在650~1,000mAh之间。为改进电池的效能,选用不同阴极资料的新式锂离子电池已开端开发。在运用这类电池组时,规划工程师应该恪守电气规范约束并据此调整驱动电路。

   在运用最高正向电压为3.4V~4V的LED时,由电池供给的输入电压有必要等于或高于所需的驱动电压,因而需求一个具有安稳电流功用的升压式变换器来推进以串联或并联办法衔接的LED。

   电荷泵变换器现在广泛运用在LCD的背光驱动上,与选用电感式的升压式变换解决方案比较,电荷泵驱动电路由于具有较低的本钱、较薄的厚度以及较低的噪声特性而成为较佳的挑选,新推出的集成电路规划现已逐步改进电荷泵驱动电路的功率,现在最高功率可超越93%,而均匀功率则约为80%。电荷泵驱动电路一般采1x与2x形式运作,部分设备中则参加了1.33x与1.5x形式来改进功率,在这类解决方案中,LED选用并联办法衔接,一起每个LED的电流由各自独立的匹配电流源供给,最佳的驱动芯片在相同电路中任两个LED电流间的匹配差错约为0.2%。

   在便携式设备中,当按键盘或触摸屏时所用的LED电流最高,而在几秒钟没有动作后,为下降功耗LED电流将下降,操控LED电流的一个常见办法是选用PWM脉冲来驱动芯片的使能端,经过发动与封闭芯片,其输出电流为PWM信号占空比的均匀值。关于新LED驱动芯片,由于选用单根(S-Wire)或两根线的I2C接口,故只需用一或两个I/O口,因而规划十分简略。

  渐进式亮度改动与情境式照明

   渐进式亮度改动首要运用在便携式设备发动或关机时以发明剧场式的照明作用,在发动时,背光电流会以预先设定的时刻距离以步进办法逐步扩大到20mA,同样在关机时选用相反的动作逐步下降,经过微处理器的协助,可将具有不同频率的PWM信号送到LED驱动电路的使能端来完成这样的作用,以特定时刻距离将LED电流用多重步进的办法加大或下降,但这个办法的缺陷是消耗实时处理器资源,在NCP5602与NCP5612这类的LED驱动芯片产品上就具有此功用,参阅图1。
 

  

图1(a):选用I2C操控接口的LED驱动电路

  

图1(a):选用I2C操控接口的LED驱动电路

  

图2(b):选用单线式S-Wire操控接口的LED驱动电路。

  

图2(b):选用单线式S-Wire操控接口的LED驱动电路

   这些驱动芯片需求两个箝位电容,别离坐落输出与输入端以及一个用来操控最高输出电流的电阻(R1),渐进式亮度改动操控指令则由处理器经过I2C或I/O口送到驱动芯片,指令自身应该包括开端与终究电流值以及亮度改动的时刻距离。

   假如运用在RGB LED上时,这样的功用就能够用来发生情境式的照明作用,每个RGB LED都有32级亮度,像NCP5623这类的LED驱动芯片就可到达惊人的32,768种颜色改动,由于如此精密的亮度级差及内嵌有对数算法,颜色的改动呈线性化且适当和婉,RGB LED驱动电路包括用来调整3颗LED输出电流的独立操控PWM电流源,以便发生所需的颜色输出。

  

图2:具有I2C操控接口的典型RGB LED驱动芯片运用。

  

图2:具有I2C操控接口的典型RGB LED驱动芯片运用。

   由于每个电流输出的时序与电流巨细都能够独立操控调整,因而咱们就能够运用白光或带有颜色的LED,并运用不同的发光形式来完成丰厚多彩的装修或指示,部分具有音频输入的电路还能够让五颜六色LED与内部嵌入的MP3或和弦铃声的不同频带相同步。

   ICON形式

   您是否曾在漆黑中从移动电话上看时刻,这时亮堂背光与漆黑环境的激烈比照对眼睛来说适当不舒服,假如您在欣赏电影过程中觉得无聊来看时刻,还可能会搅扰近邻的观众,这也就是为什么选用ICON形式,即在待机形式下以细小的电流在外部LCD面板上显现时刻或用户界说的图片。不过假如这有必要经过PWM亮度操控来完成,那么处理器就得在整个待机形式下发生一个接连的低频PWM信号,在NCP5602中,这个功用选用硬件办法完成,而且经过表1中的数字指令来加以发动。

  

表1:NCP5602的I2C内部寄存器位组织。

  

表1:NCP5602的I2C内部寄存器位组织。

   由处理器送到驱动芯片的数据字节中的B5代表的是ICON形式的状况,当B5为LOW时,表明运用的是正常的背光形式,每个LED的电流能够在0mA~30mA之间调整,当B5为HIGH时,那么就会发动ICON形式,而且只会将450μA的电流送到所衔接的两颗LED中的一个上,在这个器材中ICON形式的电流值为固定值,但在相似NCP5612的产品上,这个电流则能够经过单线式通讯协议来加以操控,图3显现了经过I2C通讯协议中SCL与SDA衔接线的ICON操控程序。

  

图3:ICON形式操控时的简略SCL与SDA衔接线上的数据次序。

  

图3:ICON形式操控时的简略SCL与SDA衔接线上的数据次序。

   线性稳压器/电流源解决方案

   在运用具有约3.3V较低正向电压的丛集式LED时,可挑选线性稳压器供给驱动电流,线性稳压器与开关变换器比较,优势在于较低本钱及较低电磁搅扰,因线性稳压器只需在驱动芯片的外围参加几颗电阻,且无需运用开关器材,但这类解决方案的缺陷是下降了电池电压作业规模,图4显现运用NUD4301低压降线性稳压器做为两颗LED驱动电路的状况,依规范0.2V压降及3.3V的LED正向电压考虑,稳压器将在电池电压低于3.5V时脱离稳压形式进入饱满形式,这将形成稳压器输出电流大幅下滑且LED亮度变暗。但若最低电池电压在可接受规模,则线性稳压器仍是小型LCD面板最具本钱效益的背光解决方案。

  

图4:选用线性稳压器NUD4301做为推进小型LCD面板背光的两颗LED驱动电路。

  

图4:选用线性稳压器NUD4301做为推进小型LCD面板背光的两颗LED驱动电路。

  

移动电话上的暂时照明运用

  

移动电话所供给的LED照明功用遍及被认为是适当精妙的规划,由许多手电筒现在都由数颗低功率LED组成,并经过相对较低的20mA到60mA电流驱动的趋势可看出。这类照明可做为便携式手电筒,但它弱小的照明强度对支撑漆黑环境下的摄影动作却显缺乏,事实上有必要要有一个或更多高功率LED才干支撑1米或更远的物体摄影照明,阻止工程师选用高功率LED的首要原因仍是本钱问题,但在台湾地区与韩国制造商逐步进步功率LED的产能后,环亚娱乐ag88,意料单价将会开端下降。

  

高功率亮光灯用LED

  

在照明与亮光形式下一般运用不同的电流与驱动时刻,例如在照明形式下能够运用200mA的接连电流,而在亮光形式下则选用400mA到1A的脉冲电流,亮光脉冲的时刻长短依相机模块的特性而定,一般亮光脉冲的宽度介于20ms到200ms之间,亮光驱动电路能支撑亮光LED大约1A的驱动电流,供给LED高达4.9W的输出,为让LED的结温维持在最高可容的规模,有必要用杰出的温度办理战略,将脉冲宽度缩小有助下降不必要的消耗,而较大的接地面积也是将热量从LED导出的一个引荐办法。

  

单颗高功率亮光灯驱动电路

  

升压式变换器是支撑高功率LED中最高达4.9V正向电压的必备条件,可是就算是相同的LED芯片,正向电压在不同条件下也会不同。当LED升温时,正向电压可能会滑落到低于输入电池电压,因而就需求降压式变换器。技能上说,升降压变换器是推进单颗高功率LED最合适解决方案,但这类驱动芯片一般本钱较高,一起需求配用进步全体本钱与体积的外部电感。ag88环亚国际。升降压变换器的长处则在于较高的全体功率,首要原因是彻底运用了电池的能量,一起能供给超越1A乃至更高的超高输出电流。新推出的高电流电荷泵驱动电路是升降压变换器的一个低本钱代替解决方案。但电荷泵变换器的输出电流最高大约在700mA,首要仍是遭到较低功率以及从电池汲取电流的约束。

  

集成型照明办理芯片

  

具有背光与亮光功用,部分乃至还具有RGB与其它影音功用的集成型照明办理芯片(LMIC)现在现已面市,它包括可选用电荷泵或电感式规划的升压变换器。每个输出则由可调式电流源供给,这样的解决方案在翻盖式或滑盖式手机中特别有用,由于它免去了由电源办理单元拉到电话另一面所需的长途径。NCP5608是一个可供给高达500mA的总电流,装备8个输出的集成型电荷泵驱动芯片,它的输出电流可由处理器经过I2C端口来调理,一起也能组成不同的LED装备来满意各种渠道的需求。现在经过单线的数字操控已广泛运用在独立型背光LED驱动芯片上,不过这样的操控协议对LMIC来说速度太慢且太杂乱,原因在集成驱动电路中需选用各种不同的操控组合。相反,在LMIC上一般会运用具有时钟与数据线的I2C或其它专用操控协议。

  


  

图5:集成型LED驱动芯片供给了各种不同的LED组合改动,从4颗以25mA电流驱动的背光功用与4颗供给亮光灯用的100mA LED,一直到结合一切输出来推进一个高功率LED的亮光灯运用。

  

图6:具有内部开关与时刻约束维护的4.5W功率亮光灯驱动电路。

  

图6:具有内部开关与时刻约束维护的4.5W功率亮光灯驱动电路。

   摄影手机中真实的亮光灯功用

   商场上已呈现300万乃至更高像素的移动电话来支撑高质量的照相功用,为能让LED供给与氙气式亮光灯比美的照明强度,可经过推进两颗或更多的高功率LED作为亮光灯;具有4.5W高功率驱动才能的电感式升压变换器能够500mA的驱动电流推进两颗串联的LED。留意,在这类驱动电路中有必要参加时刻约束维护电路以防止LED长时刻作业而损坏,一起驱动芯片中也应参加开关来改动照明与亮光运用时的电流巨细。

   本文小结

   LED的批量供货现已让移动电话与PDA上LCD面板背光用低功率LED的单价越来越低,新推出的背光驱动芯片也内嵌步进式亮度操控以及不需任何软件规划,一起也不消耗任何微处理器资源的情境照明操控功用,而这些LED驱动电路能够协助便携式产品制造商缩短开发时刻。而在较低本钱的解决方案上,则能够运用线性稳压器来推进正向电压较低的LED。另一方面,商场上也呈现几种亮光灯驱动解决方案。别离为独立型升降压变换器、高电流电荷泵驱动电路以及照明办理芯片。大部分的功率亮光灯可能包括几个规范的LED或一颗高功率LED,现在摄影手机中高功率LED没有遍及的首要原因是单价较高。在部分高端移动电话中运用了两颗LED以便供给较高亮度的亮光灯来强化摄影手机的摄影作用。在摄影手机逐步替代数码相机的趋势下,更高功率的亮光灯解决方案将越来越遍及,从而为用户供给真实的摄影体会。(文/安森美半导体低电压电源办理产品商场司理林欣欣)



 

  

   LED照明驱动电路

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