基于AP3029變換器的WLED背光驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)

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(jī)，數(shù)碼相機(jī)，MP3， PMP以及數(shù)碼相框都會(huì)需要顯示模塊，其中的WLED背光驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)也就越來(lái)越受到關(guān)注。它的性能會(huì)直接影響到顯示效果，顯示模塊的壽命及電池的待機(jī)時(shí)間。

近期，BCD新推出一款WLED驅(qū)動(dòng)芯片-AP3029，此款芯片在WLED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面有著較大的優(yōu)勢(shì)，它在保證性能的前提下，提高了工作頻率，進(jìn)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(duì)AP3029在 WLED驅(qū)動(dòng)方面的應(yīng)用方案及關(guān)鍵參數(shù)做一下介紹。

一、AP3029簡(jiǎn)介

AP3029 是將開(kāi)關(guān)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(guò)幾顆外部器件-升壓電感，輸入，輸出電容，反饋電阻來(lái)完成對(duì)負(fù)載 WLED的驅(qū)動(dòng)，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(shí)采用輸出恒定電流控制模式，它的輸出電流是通過(guò)內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓和外部的反饋電阻來(lái)控制。AP3029內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓較低，只有200mV，這在一定程度上降低了驅(qū)動(dòng)損耗，提高了工作效率。

AP3029的輸出電壓是由負(fù)載WLED的串聯(lián)個(gè)數(shù)來(lái)決定的，如果輸出WLED出現(xiàn)斷路情況，AP3029會(huì)將輸出電壓自動(dòng)拑位在27V，實(shí)現(xiàn)過(guò)電壓保護(hù)。

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

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

二、AP3029的典型應(yīng)用方案

1. AP3029驅(qū)動(dòng)串聯(lián)WLED應(yīng)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(shè)計(jì)的6顆串聯(lián)WLED驅(qū)動(dòng)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(dòng)串聯(lián)6顆WLED的典型應(yīng)用圖

AP3029 通過(guò)反饋電阻R1對(duì)WLED進(jìn)行恒定電流驅(qū)動(dòng)，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(yīng)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(dòng)并聯(lián)WLED應(yīng)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(duì)WLED驅(qū)動(dòng)芯片的性能及驅(qū)動(dòng)能力提出了更高的要求。

AP3029 驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)在大尺寸顯示屏的背光驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)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(dòng)6顆以上的WLED通常采取并聯(lián)驅(qū)動(dòng)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(dòng)WLED典型應(yīng)用方案。

圖2. AP3029 驅(qū)動(dòng)并聯(lián)10顆WLED的典型應(yīng)用圖

該應(yīng)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(dòng)10顆WLED時(shí)，輸出電流與反饋電壓VFB的關(guān)系。如果AP3029驅(qū)動(dòng)能力足夠，VFB將會(huì)隨著輸出電流的增大基本保持不變。

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

在該典型應(yīng)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(dòng)10顆WLED還會(huì)有一定的裕量。所以，AP3029 完全可以滿足驅(qū)動(dòng)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(wèn)題。假如直接將兩串WLED并聯(lián)，該拓?fù)錄Q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(diǎn)附近（IF=20mA）的動(dòng)態(tài)阻抗很小。因此兩串WLED的正向電流會(huì)存在較大的差異。使輸出電流不能匹配。該情況會(huì)導(dǎo)致兩排WLED的亮度有明顯差異，嚴(yán)重的影響了顯示效果。

圖3，二極管正向電壓正向電流的關(guān)系

為了解決上述問(wèn)題，可以在輸出端使用PNP對(duì)管來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電流的匹配。連接方式見(jiàn)圖3。在這里，要推薦使用集成PNP對(duì)管，且放大系數(shù)β〉〉2，這樣可以保證兩個(gè)PNP管的特征參數(shù)基本一致，減小誤差，達(dá)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(gè)WLED）在加入均流設(shè)計(jì)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(guò)均流設(shè)計(jì)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(dòng)中的電流匹配要求。

三、總結(jié)

以上所介紹的AP3029兩種驅(qū)動(dòng)方式，已經(jīng)過(guò)驗(yàn)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(chǎng)，能夠完全滿足大部分客戶的不同要求。是一種性能價(jià)格比很高的設(shè)計(jì)方案。
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