背光驅(qū)動(dòng)方式及特性詳解

概 述

LCD（Liquid Crystal Display）即液晶顯示器，在消費(fèi)類電子和家電市場是主流屏幕產(chǎn)品。LCD本身不發(fā)光，它需要一個(gè)外部面光源系統(tǒng)來幫助其顯示，即背光源。背光源將點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換成面光源，為LCD產(chǎn)品提供顯示所需的外部光源，背光源的芯片稱為背光驅(qū)動(dòng)。背光驅(qū)動(dòng)有兩種類型，可分為并聯(lián)和串聯(lián)。

1. 并 聯(lián)

每1路驅(qū)動(dòng)1顆LED，多個(gè)LED分別多路來驅(qū)動(dòng)。

并聯(lián)背光特點(diǎn)：控制方式簡單，低EMI，外圍電路簡單，整體成本低，一般用于小尺寸屏或者防爆應(yīng)用需求，然而調(diào)光等級有限。

以AW9364為例，AW9364是一款4路超低壓降恒流型并聯(lián)LED驅(qū)動(dòng)器。AW9364通過內(nèi)置電阻設(shè)置4路LED最大輸出電流為20mA。

圖1 AW9364應(yīng)用電路圖

采用Q-Mirror技術(shù)，使4路電流的匹配度可達(dá)±1% (典型值)。AW9364采用一線脈沖計(jì)數(shù)調(diào)光方式，實(shí)現(xiàn)LED亮度16步線性可調(diào)，有效避免了PWM調(diào)光模式所造成的干擾。通過內(nèi)置Deglitch電路，有效避免了由于外部電路干擾導(dǎo)致EN管腳的誤觸發(fā)。AW9364僅需40mV(典型值)電流源壓降就可提供20mA的LED電流，大幅提高工作效率，使其成為電池供電系統(tǒng)的理想選擇。AW9364僅需一個(gè)1uF的電源旁路電容，降低系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，節(jié)省PCB布局面積。 艾為電子另有8路并聯(lián)驅(qū)動(dòng)AW9358B，內(nèi)部架構(gòu)與AW9364一樣，主要差別在于路數(shù)和調(diào)光方式。

圖2 AW9358B應(yīng)用電路圖

AW9364的調(diào)光方式是當(dāng)前電流到0后，再到目標(biāo)電流，AW9358B調(diào)光是從當(dāng)前電流平滑到目標(biāo)電流。

圖3 AW9364一線脈沖計(jì)數(shù)線性調(diào)光時(shí)序圖

圖4 AW9358B一線脈沖計(jì)數(shù)線性調(diào)光時(shí)序圖

2. 串 聯(lián)

多顆LED串聯(lián)，需要升壓，也可以在串聯(lián)基礎(chǔ)上并聯(lián)使用。

串聯(lián)背光特點(diǎn)：支持燈數(shù)多，LED接口少，電流一致性好，多重保護(hù)，多用于大屏，使用場景非常廣泛。

以AW9967為例，AW9967是一款集成升壓轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器。Boost開關(guān)頻率1.1MHz，內(nèi)部有一個(gè)40V，2A開關(guān)場效應(yīng)管。AW9967可以驅(qū)動(dòng)一串或并聯(lián)形式的多串LED（單串最多10個(gè)LED)。滿量程LED電流可通過公式200mV/RSET設(shè)定，在此基礎(chǔ)上配置電流，可以通過改變在CTRL引腳上的PWM信號占空，滿足4096階電流調(diào)節(jié)。

圖5 AW9967應(yīng)用電路圖

AW9967為異步BOOST DC/DC，內(nèi)部環(huán)路采用電壓和電流雙環(huán)控制，其中VFB為反饋電阻上的電壓，其值取決于基準(zhǔn)電壓和輸入的PWM信號的占空比，誤差放大器的輸出EA_OUT和電感電流采樣信號VSENSE(電流轉(zhuǎn)換為電壓)通過比較器COMP進(jìn)行比較，其比較結(jié)果經(jīng)過PWM_LOGIC，最終控制開關(guān)管N1的柵極驅(qū)動(dòng)信號(Duty)，調(diào)整輸出電壓。

圖6 AW9967工作原理

在小電流下，因工藝、電阻精度、地?cái)_動(dòng)等因素影響，電流一致性會(huì)有誤差。為此，我們也將同步推出AW99610DNR，最小可以支持0.2%的調(diào)光占空比，VFB電壓精度可以保證在0.7±0.3mV范圍，在支持更小亮度的同時(shí)，保證了芯片的一致性。

但電阻反饋型背光產(chǎn)品由于其本身電路架構(gòu)的特點(diǎn)，無法很好地解決多串燈之間的匹配精度問題。所以為了滿足更高的電流精度以及匹配精度需求，AW99703應(yīng)運(yùn)而生。AW99703支持三通道背光驅(qū)動(dòng)，最大支持3P10S，電流最大29.6mA。采用電流源方式，精度高達(dá)±3%，通道間匹配度±1%，可以I2C或PWM調(diào)光，支持11-bit 指數(shù)/線性亮度調(diào)節(jié)。AW99703 還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，支持軟件EMI優(yōu)化，可以通過Slew Rate寄存器配置，增加調(diào)試靈活度。

圖7 AW99703應(yīng)用電路圖

隨著科技發(fā)展，液晶顯示器的尺寸越來越大，對燈數(shù)和電流的要求也越來越高，因此，艾為電子最新推出6通道背光驅(qū)動(dòng)AW99706，主要亮點(diǎn)為2.7V~24V寬壓輸入，支持最高40V輸出，每通道最多12顆LED串聯(lián)，可配置通道數(shù)1-6，每通道最大電流50mA，電流精度±3%，通道間±2%，支持I2C調(diào)節(jié)電流、工作頻率，PWM調(diào)光分辨率高達(dá)12bit，EMI優(yōu)化不僅支持Slew Rate，也能支持PWM相移，歡迎咨詢！

圖8 AW99706應(yīng)用電路圖

艾為電子背光驅(qū)動(dòng)介紹

為了覆蓋不同的場景、滿足不同的客戶需求，艾為電子推出了一系列豐富的背光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，覆蓋并聯(lián)和串聯(lián)的應(yīng)用，且提供多種型號供工程師選擇。

圖9 艾為電子背光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品選型表 艾為電子的產(chǎn)品精準(zhǔn)對應(yīng)并充分滿足了廣泛客戶的多樣化應(yīng)用需求。目前，我們正積極投身于新產(chǎn)品的研發(fā)創(chuàng)新中，旨在拓寬產(chǎn)品應(yīng)用疆域，觸及更多元的市場領(lǐng)域。展望未來，艾為電子將持續(xù)致力于推出高性能、高可靠性的“艾為芯”，通過不斷的技術(shù)迭代與創(chuàng)新，為半導(dǎo)體行業(yè)注入強(qiáng)勁的“芯”動(dòng)力。敬請關(guān)注艾為之家最新資訊，拭目以待！