目前手机彩屏背光主要采用白光LED(WLED),WLED驱动器的功能就是要向WLED提供恒定电流,减少电池电压变化时所引起LED亮度的变化以及不同LED之间的亮度不匹配。这样的WLED驱动器随着时间的不同,不同的架构先后在手机中得到了大规模的应用。从2003~2005年,在手机中流行使用的是电感升压型WLED驱动器;2005~2007年大规模使用的是分数电荷泵型WLED驱动器;到2007年初崭露头角、2008年逐步流行的低压降恒流型WLED驱动器,经历了一系列的发展历程。如何选择合适的WLED驱动器?下面将逐步分析,以便从WLED驱动器演变的过程中去寻找合适架构的LED驱动器。
串联电感升压型WLED驱动器架构
图1.串联电感升压型LED驱动器典型应用图
如图1所示,串联电感升压型WLED驱动器比较方便的通过一个电阻就设定了一串WLED的工作电流。但是它的最大问题在于:由于使用了电感来进行升压(boost),电感是通过把电能转换成磁能来储存能量的,在工作过程中,不停的进行电磁转换、这样就可能产生电磁辐射和电磁干扰,从而影响手机中的射频模块工作。例如:手机的接受灵敏度指标可能在背光模块工作时受到影响而下降,这样在基站信号不强的区域,背光模块的工作可能会导致通话质量的下降,导致用户对手机品质的抱怨。
分数电荷泵型WLED驱动器架构
2005年开始,手机中逐步流行分数电荷泵WLED驱动器,其基本架构如下:
图2.分数电荷泵WLED驱动器典型应用图
通常这种分数电荷泵型WLED驱动器都是多模式的,可以自动根据WLED的正向导通压降(VF)和电源电压,来自动决定驱动器所需要的工作模式,比如,当WLED的VF为3.3V时,电池电压在3.8V以上,通过内部的模式判断电路,驱动器可以停留在1X工作模式下,当电池电压下降到不足以维持WLED的设定电流时,通过电荷泵达到升压增强驱动能力的目的。
这种分数电荷泵型WLED驱动器的好处在于:消除了电感,减少了对手机射频电路的干扰,用廉价的电容储能来代替电感储能,外围元件的成本也进一步降低。这种芯片的封装一般为QFN3mm×3mm16L的封装。
分数电荷泵型WLED驱动器的工作有一个特点:在理想情况下,输出80mA的驱动电流时,当工作在1X模式下,电源消耗电流的为80mA(考虑到芯片内部其他电路的消耗,电流一般小于81mA);当工作在1.5X模式下,电源消耗的电流突变为120mA(考虑到芯片内部其他电路的消耗以及开关损耗,电流一般在123mA左右),当工作在2X模式下,电源消耗的电流突变为160mA。因此,从分数电荷泵型WLED驱动器的效率曲线上,通常会看到一个或者两个突变点。因此,对于分数电荷泵型WLED