LED在手機的LCD背光中的普遍應用已經有若干年了?，F在其應用正擴大到大面積的LCD應用，包括袖珍PC、汽車導航GPS、數字相框、便攜式DVD乃至筆記本電腦路燈。LED也正開端代替家用的、汽車和其它通用光源的傳統白熾燈和鹵素光源。這一趨勢背地的驅能源是技巧的疾速提高，包含LED更亮，效率更高，價錢更具競爭才能。實際上使用LED的理由很簡略，就是它們擁有高牢靠性和更長的壽命，在不需要調換的處所為終端用戶提供免保護的產品。

為了在LCD運用中提供平均的背光，多少個白色LED通常沿著LCD的一個邊裝置。LED的數目正比于LCD的尺寸。對中等尺寸(7-10英??)，通常共使用20-40個LED。這些LED通常被連接成平行的3個或更多的LED串。為了減少連接點，很多LCD只提供一個2端接口。這里，所有的LED串必需在內部平行連接，而后連接到一個單電源上。

應用實例

以8英?嫉?LCD模塊為例，包含總共9串(每串3只)白色LED組成的背光(圖1)。LED串的總電壓(LED的VF為3.3V)通常為10V(3×3.3V)。每只LED的電流為20mA，則總驅動電流為180mA(9×20)，LED總功耗為1.8W。用一個AC電源配接器提供一個5V電源。一個基于電感的LED驅動器十分實用于該應用。

圖1：8英??LCD模塊背光電路。

首先盤算處置2W的負載需要多大的開關電流。假設效率為80%，輸入電流等于Vout×Iout/Vin×效力=10×0.18/5×0.8=450mALED路燈。CAT4139電感型升壓LED驅動器具備750mA(最小值)的驅動才能，故很合適于該應用。

電感的電流額外值應當可以處置LED驅動峰值開關電流且不進入飽和。一旦涌現飽和，就會呈現電流突波，由于此時電感的功效便成了一只電阻，電路不再依照預期工作。適合的電感額外電流應當大于即是80mA。

工作期間LED的最大輸出電壓應該低于額定最大輸出電壓。因為3只LED串聯，在冷溫下，總正向電壓可能高達11.4V(3×3.8V)太陽能路燈價格。24V的開路LED檢測閾值遠高于其極限值。假如LED斷開，輸出電壓將會回升并堅持在30V，此時組件處于低功率模式，從電源吸納的電流僅有多少毫安。30V額定輸出電壓的電容是適合的。

當初斟酌由12V電源供電的一只6W LED燈。能夠用6只高亮度白色LED串聯銜接來實現，用一個300mA的固定電流來驅動，典范的正向電壓為3.3V。

LED串的電壓通常為20V，在冷溫將會增添到23V(6×3.8V)。該電壓對CAT4139這類組件過高。須要利用向CAT4240這類存在更高電壓的升壓型LED驅動器來驅動負載。CAT4240升壓LED驅動器的過壓檢測閾值為40V，實用于串聯燈數高達10只的LED串。
 

驅動類型

為了在中等LCD尺寸的利用中取得所冀望的亮度，請求驅動器在所有的工作前提下可能為LED提供一個可調劑的電流。通常，采取兩種LED驅動技巧：即容性電荷泵和基于電感的交流式穩壓器太陽能路燈。本文將集中探討可以為LED提供1-6W功率的電感式轉換器LED驅動電路。

電荷泵型LED驅動現在在手機跟其它小尺寸的LCD背光運用中廣泛應用，起因在于它們的高亮度、低本錢跟實現輕易。電荷泵所須要的外部零組件只有3只或4只電容，且不電感。不外，其輸出功率有限。

固然一些大功率快閃型LED電荷泵能夠提供高達2W的功率，其輸出電壓最大只能到6V，因而無奈驅動2只以上串聯的LED。電荷泵中的通道數量(通常為6個)決議了LED的數目。因為更多的通道象征著需要更多的接腳和更大的封裝，因而電荷泵限度了在中等尺寸面板中的應用。

LED正向電壓(VF)，LED電流以及電源電壓范疇的不同組合，決議了所需的電感型轉換LED驅動器的類型，LED VF跟著電流、溫度和LED型號的不同而變更。呈現在最低溫度時的最大VF是取舍LED驅動電路構造的要害參數，通常是在線性構造、降壓或升壓結構中進行抉擇。本文中假設最大VF為3.8V。

入選擇LED驅動IC時，癥結參數包括開關電流極限、最大輸出電壓，以及需要掩護開路LED前提所需的過壓維護閾值等。像電感和電容這類外部零組件也需要細心挑選。

選用降壓型開關電源

當電源電壓高于總LED正向電壓時，能夠選用一個線性電流源或者開關降壓穩壓器來為LED供給恒流。不外線性電流源有一個缺點，即耗散在穩壓器中的功耗正比于電源到負載的電壓差。開關電源的效力較高，可能防止任何較大的熱量耗散在IC上，且工作溫度瀕臨或者略為高于環境溫度。

圖2闡明了如何應用CAT4201從一個24V電源來驅動5只1W的LED。LED電流由外部電阻R1來設定。CAT4201降壓LED驅動器應用兩階段開關功課來供給準確的均勻電流。在第一階段，位于內部的CAT4201 FET開關將SW端銜接到地，使電流回升并對電感充電。

圖2：應用CAT4201驅動5個1W的LED。

電感兩真個電壓基礎上即是24V減去LED的壓降。一旦電流到達預約的峰值路燈，內部開關就堵截，而電流則持續流過蕭特基二極管，直到電感放電為止。

當電感的電流降到0時，將反復上述進程，因此電感電流的波形為三角形。本例中，開關頻率約為260kHzLED燈具LED路燈。LED兩真個電容C2將LED的電流突波減到最小。采取大電容會將突波減到更小。本例中的總轉換器效率(LED功率除以來自VBAT的功率)可達94%。

在調節進程中LED電流堅持完好，只有VBAT高于總VF+3V。低于該電平時，LED電流將線性下降。針對特定應用，必需選配合適的交換式穩壓器和外部零組件。交流式穩壓器的高效率使得在電源治理電路中的熱耗散不再是一個問題，而用戶得到的利益則是節儉了能源。

線性電流穩壓器IC能夠提供固有的低噪聲機能(不開關)，但因為封裝溫度的制約太陽能路燈，只適用于小電流應用。當用來驅動中范圍尺寸的面板和通用照明應用時，電感型轉換器LED驅動器是可選的解決計劃，可以實現良好把持的LED和最佳的總發光效率。抉擇合適的電感型轉換器有助晉升效率，而實際上是升壓或是降壓，則取決于應用的電源和LED的配置結構。

作者：Fabien Franc
利用經理
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