基于AP3029驅(qū)動串聯(lián)WLED應用的設計方案

隨著數(shù)碼產(chǎn)品的飛速發(fā)展和迅速普及，數(shù)碼產(chǎn)品的內(nèi)部器件也面臨了更高的要求，由于大多數(shù)便攜式數(shù)碼產(chǎn)品例如手機，數(shù)碼相機，MP3， PMP以及數(shù)碼相框都會需要顯示模塊，其中的WLED背光驅(qū)動電源的設計也就越來越受到關注。它的性能會直接影響到顯示效果，顯示模塊的壽命及電池的待機時間。

近期，BCD新推出一款WLED驅(qū)動芯片-AP3029，此款芯片在WLED驅(qū)動電源設計和應用方面有著較大的優(yōu)勢，它在保證性能的前提下，提高了工作頻率，進行了更高度的集成，減少了外圍器件的數(shù)量及尺寸，降低了系統(tǒng)的成本。下面將對AP3029在 WLED驅(qū)動方面的應用方案及關鍵參數(shù)做一下介紹。

一、AP3029簡介

AP3029 是將開關管與肖特基二極管集成在內(nèi)的PWM（脈沖寬度調(diào)制）模式的升壓型變換器。它僅通過幾顆外部器件-升壓電感，輸入，輸出電容，反饋電阻來完成對負載 WLED的驅(qū)動，且AP3029有著較高的頻率（1.2MHZ），這樣，還可以減小外部電感的尺寸，更加節(jié)省了系統(tǒng)的空間。

AP3029有著較其它同類產(chǎn)品更寬的輸入電壓范圍，可從2.5V到16V，大部分同類產(chǎn)品的輸入電壓最高只有6V，這樣可以使系統(tǒng)的使用范圍更廣泛。

AP3029正常工作時采用輸出恒定電流控制模式，它的輸出電流是通過內(nèi)部的基準電壓和外部的反饋電阻來控制。AP3029內(nèi)部的基準電壓較低，只有200mV，這在一定程度上降低了驅(qū)動損耗，提高了工作效率。

AP3029的輸出電壓是由負載WLED的串聯(lián)個數(shù)來決定的，如果輸出WLED出現(xiàn)斷路情況，AP3029會將輸出電壓自動拑位在27V，實現(xiàn)過電壓保護。

AP3029 內(nèi)部有軟啟動功能，在系統(tǒng)啟動時，輸出電壓變得很平滑，且輸入沖擊電流也得到了限制。

通過完善而可靠的保護功能，可以大幅度的提高系統(tǒng)的安全性和實用性。

二、AP3029的典型應用方案

1. AP3029驅(qū)動串聯(lián)WLED應用方案：

通常，小尺寸的顯示屏幕上需要2~6顆 WLED做背光，普通WLED一般工作在3.2V/20mA， 圖1即為基于AP3029設計的6顆串聯(lián)WLED驅(qū)動電路。根據(jù)屏幕尺寸不同可以調(diào)整WLED的數(shù)目。

圖1. AP3029驅(qū)動串聯(lián)6顆WLED的典型應用圖

AP3029 通過反饋電阻R1對WLED進行恒定電流驅(qū)動，ILED=VFB/R1。輸出電壓即為六顆WLED的正向電壓，6*3.2+0.2=19.4V。輸出功率為388mW。

該典型應用方案的Spec如表1所示：

表1. WLED串聯(lián)輸出的Spec

2. AP3029驅(qū)動并聯(lián)WLED應用方案：

隨著便攜式數(shù)碼產(chǎn)品顯示屏幕尺寸的增大，顯示模塊所需要WLED的數(shù)量也隨之增加，這樣就對WLED驅(qū)動芯片的性能及驅(qū)動能力提出了更高的要求。

AP3029 驅(qū)動能力強的特點在大尺寸顯示屏的背光驅(qū)動設計中得到了充分的發(fā)揮，由于大部分便攜式數(shù)碼產(chǎn)品都由鋰電池供電，單節(jié)鋰電池的輸出電壓范圍通常為 3.2V~4.2V，所以，驅(qū)動6顆以上的WLED通常采取并聯(lián)驅(qū)動方式，將輸出電壓控制在合理的范圍內(nèi)。保證系統(tǒng)有更好的工作狀態(tài)。圖2即為 AP3029并聯(lián)驅(qū)動WLED典型應用方案。

圖2. AP3029 驅(qū)動并聯(lián)10顆WLED的典型應用圖

該應用方案的Spec，如表2所示。

表2. WLED 并聯(lián)輸出的Spec

表3即AP3029在85OC下驅(qū)動10顆WLED時，輸出電流與反饋電壓VFB的關系。如果AP3029驅(qū)動能力足夠，VFB將會隨著輸出電流的增大基本保持不變。

表3. 85OC 時AP3029驅(qū)動10顆WLED的輸出電流與反饋電壓的關系

在該典型應用下，正常輸出電流為40mA，從表3的數(shù)據(jù)可以看出AP3029在85OC下驅(qū)動10顆WLED還會有一定的裕量。所以，AP3029 完全可以滿足驅(qū)動10顆WLED的要求。

在并聯(lián)方案中，最值得注意的就是兩排WLED的電流匹配問題。假如直接將兩串WLED并聯(lián)，該拓撲決定了兩串WLED的正向電壓之和。由圖3可知，WLED 的正向壓降VF存在一定的差異，且其工作點附近（IF=20mA）的動態(tài)阻抗很小。因此兩串WLED的正向電流會存在較大的差異。使輸出電流不能匹配。該情況會導致兩排WLED的亮度有明顯差異，嚴重的影響了顯示效果。

圖3，二極管正向電壓正向電流的關系

為了解決上述問題，可以在輸出端使用PNP對管來實現(xiàn)輸出電流的匹配。連接方式見圖3。在這里，要推薦使用集成PNP對管，且放大系數(shù)β〉〉2，這樣可以保證兩個PNP管的特征參數(shù)基本一致，減小誤差，達到更好的均流效果。

表4給出了在不同的輸入電壓下，兩排WLED（每排五個WLED）在加入均流設計前后的電流分配情況。

表4，輸出電流的均流精度

在表4中可以看出輸出電流經(jīng)過均流設計后，電流分配情況有了本質(zhì)的提高。完全滿足WLED背光驅(qū)動中的電流匹配要求。

三、總結(jié)

以上所介紹的AP3029兩種驅(qū)動方式，已經(jīng)過驗證，結(jié)果可行，并滿足客戶的多種要求，被客戶接受和采用。

綜上所述，AP3029 作為便攜式數(shù)碼產(chǎn)品的背光電源有著廣大的市場，能夠完全滿足大部分客戶的不同要求。是一種性能價格比很高的設計方案。