LCD面板的LED背光驱动方案设计

目前，LED驱动的技术发展，将呈现大功率化、高可靠性、综合效率与功耗优化、具有成本优势和综合性价比提高以及高集成度和小体积的趋势。LED主要的技术挑战在于，如何真正实现LED的长寿命？如何提高电源的使用效率与EMC抗干扰能力？以及如何获得大功率与可靠性？

德信（EUTECH）公司中国区FAE经理卢世勇表示，由于LED是低压、大电流驱动型器件，应用时会产生大量的热量，其应用环境也变化多样，因此，其面临以下技术挑战：为LED驱动提供高效可靠的电源转换方案，如将TV中的AC-DC电源转换与LED驱动整体考虑，提供完整的解决方案；为了获得较高的系统效率并解决散热问题，必须要求低导通电阻，但是LED灯条需要高压驱动，高电压、低导通电阻与成本之间的折中是一个技术课题。

日月成公司董事长兼总经理赵一尘指出，基于LED的明显优势和市场应用面的不断扩大，未来的LED市场将呈现两段式的成长。第一阶段是投资与商用，年成长率在未来的3~5年内维持在20~30%;第二阶段是在3年后成为消费必须品，其年增长率将达到50~80%.LED应用市场的普及将同步带动LED驱动的稳步和高速增长。

他进而表示，不同功率和应用的LED需要专业对应的LED驱动技术。例如，LED屏幕和LED背光，需要精准的电流和时间控制技术来实现亮度和灰阶特性，需要高效的灰度和色彩调制技术；而LED车灯则侧重于快速点亮、更严格的光衰控制、大功率可靠性和色温控制技术，使用环境更为恶劣。

卢世勇认为，LED主要应用市场是照明和背光。随着高亮度LED的商业化以及LED单价持续下降，LED在照明和背光上的应用普及加速，因此，市场对LED驱动IC的需求量也越来越大。EUTECH重点关注LED背光市场（图1），产品线提供从3.5寸智能手机到46寸LCD TV范围内的各尺寸LCD面板的LED背光驱动方案。LED驱动技术与AC-DC电源技术相结合，提供高效、可靠的整体解决方案，是未来LED驱动技术发展趋势。

图1：白光LED驱动在LCD背光上的应用。

LED按照市场应用来分，主要分为车用、建筑装饰用DC电源照明，家庭/办公室用AC电源照明，以及液晶面板背光灯源。LED的电特性决定其需要恒电流驱动，但不同应用领域对LED驱动IC的要求侧重点不同。车用DC电源照明着重产品稳定性、可靠性和安全性，比如在功率器件短路的情况下不能损坏或者不允许冒烟起火等。家庭/办公室用AC电源照明则着重PF值、转换效率以及系统成本等。液晶面板背光在设计上主要考虑多路LED灯条之间的电流匹配、PWM调光精度与线性度、LED短路/断路保护、功率器件短路保护、过热/过压/过流/欠压保护等。

日月成针对LED驱动的挑战采取了以下对策：精准高效的专利驱动技术；先进的PFC和EMI管理技术；以及优异的设计与制造技术。赵一尘强调，目前，有许多电源芯片供应商加入到LED驱动领域，而使得LED方案百家争鸣，各种方案竞争激烈，但是基于电源管理芯片的解决方案，都存在着一个共同的弱点，即缺乏对LED的真正了解和把握。日月成的优势特点在于：长期的LED驱动技术开发经验与大量的市场经验积累；在功率集成与产品综合效率上独具特色；在EMI技术上形成特点：恒流控制与PWM调制技术（图2）；以及高可靠与品质管控。

图2：峰值电流单环路控制PWM模式LED驱动芯片。

德信公司针对LED驱动的挑战，则采用了先进的高压CDMOS工艺制程。其导通电阻RSP与击穿电压BV已做过专门优化，与传统的BCD制程相比，高压CDMOS制程没有外延片，可提供更好的性价比产品。同时，EUTECH还可根据客户需求提供定制化方案。

德信公司的LED驱动IC已应用在手机、MID、NB、AIO电脑、LCD监视器和液晶电视的LED背光上。相比较同类产品，德信公司产品具有以下特点：可靠性高，具有外围器件损坏、短路保护，LED开路/短路保护、过流/过压/过温保护；LED电流匹配性可达±1.5%;调光线性度为1%~100%;开启时间低至2us，可获得极佳的对比度；抗干扰能力强，对因PCB布局不佳引起的地噪声有很好的抑制作用；转换效率高至92%;内置恒流源，可以降低系统成本。德信LED闪光灯驱动适用于500万像素以上的镜头补光，具有输出电流大（双通道1.5A输出）、外围应用简单（仅一颗1μH电感、3个陶瓷电容和1个电阻）以及应用灵活方便（带I2C接口，可方便配置各种闪光模式）的优点。

最后，在谈到未来将会有哪些更新的LED驱动产品推出时，赵一尘表示，日月成在LED驱动技术上不断推成出新，尤其是在LED屏幕驱动技术和解决方案上领先同行。未来，日月成的LED驱动新产品将主要涵盖：高性价比LED屏幕；创新型LED演出屏；高密度LED电视屏；低功耗LED户外屏；高可靠LED亮化驱动与控制；以及高效、高性价比LED灯驱动等。卢世勇则表示，针对42寸以上的LCD以及3D TV应用，EUTECH即将推出内置恒流源的8通道、200mA/通道、65V LED驱动。
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