中心議題：

• 便攜產品背光顯示的LED驅動方案

解決方案：

• Step-UP DC/DC開關電源實現LED驅動
• 電容式電荷泵驅動模式
• 低邊LED驅動
• LDO做係統背光

LED自問世以來，就得到人們的極大關注
，LED驅動器件和驅動方式不斷更新以便更加有效地驅動LED為人類照明。從早期的DC/DC開關電源到電荷泵，以及追求成本的低邊驅動和LDO,人們在不同的應用情況下選用不同的驅動線路，作為市場關注的熱點，便攜產品的顯示背光是LED背光應用的主要市場，下文將針對便攜產品的背光顯示，介紹當前幾種常見的LED驅動方案。

1. Step-UP DC/DC開關電源實現LED驅動

該方案主要的特點在於：輸入電壓較低，甚至低至0.7V(單節幹電池)，從技術發展的角度看，串聯型驅動出現的比較早

，技術上也比較成熟
，效率較高。典型的應用線路如圖1所示。

圖1：Step-UP DC/DC 開關電源實現LED驅動的典型應用線路。

對於這種應用方式
，早期的驅動芯片主要采用電流反饋方式，按照VFB/Rb來確定LED的電流，DC/DC反饋電壓VFB一般在1.2V左右，這限製了有效效率的進一步提升，本身DC/DC的效率在80%左右，在這種應用情況下，實際效率降低的更多，而隨著技術的提高，降低VFB電壓到0.1V 以內，可以將有效效率提升到85%以上，尤其在驅動2-3顆燈的應用狀態下。該方案的優缺點如下：

優點：技術成熟
，成本相對較低


，通過一些新的技術革新，例如圖1所suo示shi的de過guo壓ya保bao護hu功gong能neng，或huo者zhe采cai用yong電dian壓ya電dian流liu反fan饋kui共gong同tong作zuo用yong
，可ke以yi得de到dao較jiao高gao的de亮liang度du一yi致zhi性xing以yi及ji較jiao高gao的de安an全quan係xi數shu
，尤you其qi以yi大da尺chi寸cun屏ping幕mu顯xian示shi的de背bei光guang應ying用yong居ju多duo。由you於yu需xu要yao較jiao多duo的deLED實現屏幕背光，因而亮度的一致性和均勻性是必須麵對的挑戰。

缺點：本身電感的應用，限製了線路的尺寸以及高度，並且帶來工程設計人員不願意麵對的問題-EMIchuli
，youqizaikaojinshepinbufen，xuyaozhenduiganraozuozhuanmendechuli，fouzehuidaozhishepinjieshoulingmindujiangdi，shenzhidailaiyinpinbufendeganrao
，liruyinpinshuchudianliuganraosheng。lingwai
，zaizhezhongyingyongqingkuangxia，ruguoyigeLED發生故障就會導致整串LED失效，這是人們不願意看到的結果。
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2. 電容式電荷泵驅動模式

這是一種比較新的驅動方式。簡單來說電容式電荷泵通過開關陣列和振蕩器、邏輯電路
、比較控製器實現電壓提升，采用電容器來貯存能量。因工作於較高頻率，可使用小型陶瓷電容器(1μF)，占用空間最小，使用成本較低。電荷泵有兩種工作模式，恒壓模式
，恒流模式。

1)恒壓模式電荷泵。聖邦微電子的SGM3110就是采用恒壓模式的電荷泵

，由於恒壓模式電荷泵的工作特性，本身具有高開關頻率以及大峰值的瞬態電流，因而需要工程師在PCB布板部分額外注意，一般要求外圍的電容盡可能靠近器件本身，外圍布線要盡量短，本身需要周圍的PCB地盡可能大，外圍電容也要盡量直接接到SGM3110的地上
，如果布線限製
，則可以通過大的PCB過孔以及多個過孔來實現良好接地。

效率計算方法：η=Iout*Vout/Iin*Vin

由於器件本身存在開關損耗以及電容漏電，因而實際效率要比該值低一些，這跟生產廠家的工藝技術有關。采用這種LED驅動模式的優點在於，可以簡化外圍線路、降低產品成本。尤其在小尺寸屏的情況下，1-2個LED做屏幕背光;或者用做閃光燈驅動，在100mS內達到250mA電流的輸出;或者是簡單的DC/DC 5V升壓簡化版本，替代電感DC/DC升壓
，降低成本以及產品EMI問題。缺點在於隻有簡單的兩倍升壓模式
，效率較低，大多數時間效率低於70%，實際利用效率更低，其中有相當一部分消耗在限流電阻上。在驅動多個LED的時候

，背光一致性完全依賴於LED以及限流電阻的精度。

2)恒流模式電荷泵。為了進一步提升LED驅動的效率，聖邦微電子在2008年第二季度推出帶有1X、1.5X
、2X升壓的恒流模式電荷泵SGM3123，對於恒流模式的電荷泵來講
，通過內部的邏輯控製來實現對每一路LED實現均流，使LED的亮度保持相等，與此同時
，盡可能地提高LED的驅動效率。

在這種應用中，通過電流鏡像控製技術使LED的亮度一致性得到保持，每一路的LED電流誤差不超過2%
，並且1X、1.5X升壓模式使驅動LED的效率得到兼顧，LED在大部分工作時間內，驅動效率可以保證在80%以上。典型應用線路如圖2所示。

圖2：恒流模式電荷泵SGM3123的典型應用線路。

利用不同的阻值來設置LED輸出電流：ILED=Gain*VIset/RIset。不同廠家Gain係數不同。人們在對電荷泵技術革新的同時，也發現利用它驅動LED相對於DC/DC的一係列優點,降低成本，縮小驅動板的尺寸，避免EMI幹擾。

3.低邊LED驅動

對於成本及性能的追求，也存在著一係列其他的驅動方式例如低邊LED驅(qu)動(dong)。相(xiang)比(bi)較(jiao)恒(heng)流(liu)模(mo)式(shi)的(de)電(dian)荷(he)泵(beng)
，僅(jin)缺(que)少(shao)電(dian)荷(he)泵(beng)升(sheng)壓(ya)
，對(dui)於(yu)電(dian)流(liu)的(de)恒(heng)流(liu)處(chu)理(li)部(bu)分(fen)則(ze)相(xiang)同(tong)。成(cheng)本(ben)與(yu)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi)電(dian)荷(he)泵(beng)比(bi)相(xiang)對(dui)較(jiao)低(di)。缺(que)點(dian)在(zai)於(yu)
，純(chun)線(xian)性(xing)處(chu)理(li)，當(dang)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)降(jiang)到(dao)較(jiao)低(di)，例(li)如(ru)3.6V
，在突發大負載的情況下：手機接打電話或者拍照，MP3播放音樂，MP4播放影片，會造成電壓波動，電壓會下降0.1~0.2V，那麼在係統電壓會瞬間降到3.4V甚至更低，不能保證LED的正常亮度，存在屏幕亮度明顯變化的缺陷。

4. LDO做係統背光

成本的壓力促使采用更低成本的LDO來做係統背光。用LDO作LED驅動與上述方案比較，除了成本較低，無論是電壓模式電荷泵SGM3110驅動3個以上LED會存在亮度不均勻的缺點，還有低邊驅動電壓不穩導致亮度變化的缺點都存在。