局部調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器IC的解決方案尺寸

在此設(shè)計(jì)解決方案中，我們展示了一個(gè) 12.3 英寸汽車(chē) LCD 顯示屏背光面板，該面板包含 256 個(gè) LED 的全陣列，僅使用四個(gè)芯片即可實(shí)現(xiàn)真黑的局部調(diào)光。LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 和為 LED 燈串供電的電壓源通過(guò)反饋環(huán)路連接，確保四個(gè) LED 驅(qū)動(dòng)器輸出具有適當(dāng)?shù)碾妷涸Ａ?，從而最大限度地降低整體系統(tǒng)功耗。

介紹

那是一個(gè)沒(méi)有星星的黑暗夜晚...還是？你知道這個(gè)故事，但現(xiàn)在，看著汽車(chē)后座顯示屏上的電影場(chǎng)景，它看起來(lái)更像是黃昏。怎么了？

LCD 顯示屏在現(xiàn)代汽車(chē)中無(wú)處不在，從儀表盤(pán)到中控式觸摸屏、后座娛樂(lè)系統(tǒng)等。隨著顯示器在幫助駕駛員在道路上行駛方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，它們準(zhǔn)確報(bào)告信息的能力對(duì)于汽車(chē)乘員的安全至關(guān)重要。同時(shí)，后座娛樂(lè)顯示器需要高質(zhì)量的圖像，而不會(huì)削弱電影的預(yù)期戲劇效果。

傳統(tǒng)LCD顯示器的一個(gè)缺點(diǎn)是使用側(cè)光背光。由于背光 LED 位于面板邊緣，因此無(wú)法完全關(guān)閉 LED，因?yàn)?PWM 是全局設(shè)置的。這將使顯示器不是真正的黑色，而是深灰色。

新的LCD顯示器通過(guò)重新設(shè)計(jì)背光（從側(cè)光到全陣列LED）來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題?，F(xiàn)在，LED沿面板表面均勻分布，每個(gè)LED，或由幾個(gè)LED（一到四個(gè)）組成的小區(qū)域，可以單獨(dú)控制從全亮度到完全黑暗。通過(guò)局部調(diào)光，可以獲得更深的黑色和更令人印象深刻的畫(huà)面對(duì)比度。

所以，你猜對(duì)了，你正在側(cè)光顯示器上觀看電影。

在此設(shè)計(jì)解決方案中，我們討論了現(xiàn)代全陣列背光的主要要求，隨后提出了一種局部調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器IC，該IC具有高對(duì)比度和高調(diào)光比、高電流、高精度、低EMI和小尺寸的解決方案尺寸。

全陣列背光示例

例如，12.3英寸儀表盤(pán)顯示屏背光面板裝有256個(gè)LED矩陣。通過(guò)將 256 個(gè) LED 劃分為 64 個(gè) 4-LED 區(qū)域，只需 4 個(gè) 16 通道 LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 即可實(shí)現(xiàn)局部調(diào)光。區(qū)域內(nèi) 4 個(gè) LED 的 2s2p 配置可確保串的連續(xù)性，即使每個(gè)并聯(lián)元件中的一個(gè)二極管開(kāi)路也是如此。

16個(gè)通道中的一個(gè)如圖2所示。MOSFET-op 放大器電阻組是為 2s2p LED 串供電的吸電流，可通過(guò)運(yùn)算放大器 （OA） 或關(guān)斷開(kāi)關(guān)對(duì)其進(jìn)行調(diào)光。兩個(gè)比較器提供過(guò)壓 （V悶悶）和對(duì)地短路保護(hù)（V泰爾).

圖2.具有 16 個(gè)通道之一的 LED 驅(qū)動(dòng)器圖。

每個(gè)IC必須在不同的條件下工作，包括消耗與16個(gè)通道同時(shí)工作的功率。

例如，結(jié)環(huán)境熱阻（R）為29°C/W的IC，T一個(gè)= +70°C，最大結(jié)溫+150°C將耗散：

每通道電流 （I） 為 60mA（每個(gè)二極管 30mA），所有 16 個(gè)通道均“開(kāi)啟”，每個(gè)通道輸出電壓 （V外） 必須等于或小于：

在 2s2p LED 區(qū)域兩端壓降 7V 時(shí)（每個(gè)二極管 3.5V），串電源電壓 （VDD） 應(yīng)設(shè)置為等于或小于：

VDD= 7V + 2.87V = 9.87V

需要反饋輸出引腳（圖3中的FB）來(lái)控制外部DC-DC轉(zhuǎn)換器，以便優(yōu)化電壓裕量，并降低整體系統(tǒng)功耗。

集成解決方案

例如，MAX21610為16通道模塊化背光驅(qū)動(dòng)器，用于汽車(chē)顯示器（圖3）。集成電流輸出可吸收高達(dá) 100mA 的 LED 電流，具體取決于環(huán)境溫度。器件電源來(lái)自外部 3.3V 或 5V 電源，而 LED 吸電流輸出可工作在高達(dá) 17V 的電壓下。所有串的全局 LED 電流通過(guò)串行外設(shè)接口 （SPI） 設(shè)置，每個(gè)通道都有單獨(dú)的 PWM 設(shè)置。最多可以菊花鏈連接 10 個(gè)設(shè)備，以降低連接復(fù)雜性。MAX21610采用TQFN封裝，工作在-40°C至+125°C溫度范圍。

圖3.背光局部調(diào)光應(yīng)用。

當(dāng)安裝在四層板上時(shí)，結(jié)環(huán)境熱阻低至29°C/W，允許功耗超過(guò)2瓦。15 位調(diào)光比允許在 200Hz 下實(shí)現(xiàn)高達(dá) 32，768 PWM 調(diào)光，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍 （HDR） 顯示規(guī)格。該 IC 的其他重要特性包括 LED 燈串開(kāi)路和短路檢測(cè)和保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、熱警告和熱關(guān)斷。擴(kuò)頻和通道相移可最大限度地降低 EMI，而 1% 的電流設(shè)置精度可實(shí)現(xiàn)高色彩保真度。局部調(diào)光通過(guò)使黑色看起來(lái)更深來(lái)增加顯示對(duì)比度。

結(jié)論

在LCD顯示器中尋找真正的深黑色正在推動(dòng)從側(cè)光到全陣列LED背光的過(guò)渡。在該設(shè)計(jì)解決方案中，我們展示了一個(gè)裝有256個(gè)LED陣列的12.3英寸LCD顯示屏背光面板，只需四個(gè)菊花鏈?zhǔn)絃ED驅(qū)動(dòng)器IC即可有效驅(qū)動(dòng)。低 IC 或 PCB 熱阻可確保最大的功率耗散能力。連接 LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 的反饋環(huán)路和為 LED 燈串供電的電壓源可確保四個(gè) LED 驅(qū)動(dòng)器輸出具有適當(dāng)?shù)碾妷涸Ａ?，從而最大限度地降低整個(gè)系統(tǒng)功耗。這兩種并發(fā)效應(yīng)允許每通道提供高達(dá)100mA的電流，同時(shí)保持在應(yīng)用的熱包絡(luò)范圍內(nèi)。

審核編輯：郭婷