LED驅動器在移動產品能源效率和電池壽命上的應用

移動設備，包括智能手機，平板電腦和筆記本電腦，由于其低功耗，高能效和小而薄的封裝，已廣泛采用LED背光系統(tǒng)。盡管廣泛采用（或者也許是因為它），LED驅動器制造商繼續(xù)增強其設備，以進一步提高移動產品的能源效率和電池壽命，并提升用戶體驗。

LED驅動器制造商正在研究如何用戶與移動設備（尤其是智能手機和平板電腦）接口，開發(fā)能夠提供最佳照明和更高效率的電源產品。他們提出的一個很好的例子是德州儀器LM3697，它驅動三個并聯(lián)的高壓LED燈串用于顯示和鍵盤照明。該器件最重要的特性是其11位可配置調光分辨率，可顯著改善用戶的顯示照明。

Intersil的ISL97692/3/4A背光LED驅動器是一種較舊但仍然有價值的產品系列，可提高能量提高平板電腦和移動設備的電池壽命。這些驅動器具有輸出電流相移，可在PWM調光期間最大限度地提高效率，同時消除可聽噪聲。作為額外的好處，特別是對于空間受限的應用，驅動器不需要任何輸入電壓，除了電池，有助于減小電路板尺寸和元件數(shù)量。

現(xiàn)在讓我們仔細看看德州儀器公司的LM3697 11-位LED驅動器。該設備具有幾個重要功能。第一個是11位指數(shù)調光。這為用戶提供了更令人滿意的顯示亮度，因為當亮度級別從一個級別上升到另一個級別時，它在亮度代碼之間提供0.3％的相對步長（圖1）。 “由于人眼的靜態(tài)對比度約為1％，顯示屏的亮度變化為0.3％，無論變化發(fā)生的速度有多快或多慢，都能實現(xiàn)非常平滑的亮度轉換，”技術產品營銷經理John Woodward表示。德州儀器公司。“”指數(shù)斜坡很重要的原因在于人眼感知光線的方式，“伍德沃德說。 “一個快速的線性斜坡對于眼睛來說并不是很令人愉悅，但如果你以指數(shù)方式傾斜并逐漸在較低的水平上開啟然后更快，那么你的眼睛就會感覺到平滑過渡。這就是為什么我們以指數(shù)方式傾斜，為人眼提供一個很好的漸進反應。你不會在屏幕上看到任何閃爍。“

圖1：德州儀器LM3697具有11位指數(shù)調光或2048步，提供從最低到最低的平滑過渡最高亮度。該圖表顯示了11位的LED電流映射模式（德州儀器公司提供）此外，LM3697具有內置的斜坡功能，可輕松使用11位指數(shù)調光。根據伍德沃德的說法，亮度級別的啟動，運行時和關閉斜坡均可獨立編程，具有16個I2C兼容的可編程電平，以確保在從一個亮度級別更改為下一個亮度級別時，屏幕亮度轉換效果最佳。是均勻亮度的另一個重要規(guī)格。 “隨著屏幕尺寸越來越大，定義越來越高，它們需要更多的光線，這意味著更多的LED，”伍德沃德說。 LM3697具有三個獨立的電流吸收器（通道），每個可達30 mA，可處理多達21個LED，可支持智能手機或最大約7英寸的小型平板電腦。 “當您在多個通道中擁有如此多的LED時，通道之間的精度需要盡可能接近（匹配），因此在添加越來越多的LED以提供均勻亮度時，通道與整體精度之間的非常好的匹配非常重要屏幕，“伍德沃德說。 LM3697的一個關鍵特性是溫度匹配率為2.5％。 TI的目標是在溫度，電流和電壓范圍內實現(xiàn)±3％匹配的更嚴格規(guī)格，這將使下一代LED驅動器更加準確。

效率也很重要。 LM3697為1串，2串或3串LED燈串提供背光調光，效率高達90％。集成1 A，40 V MOSFET的升壓轉換器可自動調節(jié)LED正向電壓，以最大限度地降低凈空電壓，從而提高LED效率。

雖然調光和精度對于視覺體驗非常重要，但Woodward將效率指向最大的效率之一和最重要的功能。 LM3697的一項新功能是能夠自動選擇開關頻率，可在500 kHz至1 MHz范圍內選擇。 “該器件將根據LED串中的亮度電流自動調整開關頻率，以最大限度地提高該工作范圍的效率。根據使用情況，您可以將背光效率提高2％左右，直接轉化為使用時間，“他補充道?！盠M3697還具有自適應裕量電壓，有助于提高效率。這種類型的控制通過LED電流來調節(jié)凈空電壓。凈空電壓越低，損耗越低，這意味著效率提高。 LM3697可通過I2C兼容接口完全配置。該器件工作在2.7 V至5.5 V輸入電壓范圍和-40°至85°C溫度范圍。

同樣，Intersil ISL9769x系列背光LED驅動器可提高能效，延長移動設備的電池壽命包括平板電腦這些器件可以在單節(jié)鋰離子電池的低輸入電壓下工作。該系列具有0.8 mA的超低靜態(tài)電流，最小輸入電壓為2.4 V.當使用單節(jié)鋰離子電池供電時，驅動器不需要電池以外的任何輸入電壓。這樣可以減小電路板尺寸和元件數(shù)量，使其適用于智能手機，平板電腦和超極本/筆記本電腦。

ISL97692提供四個通道，提供8位PWM調光，調光頻率可達30 kHz。 ISL97693提供六個通道，具有直接PWM調光控制。 ISL97694A提供6通道和8，10或12位PWM調光，可調節(jié)調光頻率分別高達30 kHz，7.5 kHz或1.875 kHz，由I2C或PWM輸入控制（圖2）。 》

圖2：Intersil ISL9769x系列提供超低PWM調光線性度（由Intersil提供）。

ISL97692/4A提供可選的相移功能，在通道之間提供優(yōu)化的相位延遲。根據Intersil的說法，相移可以將有效調光頻率乘以通道數(shù)，從而允許上述帶有10位調光分辨率的音頻PWM調光。這三款器件均采用自適應升壓架構，可將余量電壓保持在低水平盡可能延長電池壽命，同時在直接PWM模式下，在100 Hz調光頻率下實現(xiàn)低至0.005％的超低調光占空比。這些器件還提供±2.5％的輸出電流匹配，以及400 kHz至1.5 MHz的可調開關頻率。總之，在選擇用于背光移動設備的LED驅動器時，設計人員應該尋找能夠提供最佳照明體驗的設備。用戶。這意味著要考慮器件如何接近調光：它是否提供指數(shù)調光，當前的匹配規(guī)格是什么？它是否使用自適應裕量電壓控制來降低損耗？除了所有這些規(guī)格之外，工程師還應該考慮設備的效率 - 這是關于背光消耗多少功率的關鍵規(guī)范。