安森美半导体的背光/闪光LED驱动器方案

　　安森美半导体身为全球高能效电子产品的首要高性能硅方案供应商，提供涵盖电感型、电荷泵型、线性等不同拓扑结构的低压便携设备背光或闪光方案。这些方案中，电感型方案可提供最佳的整体能效，电荷泵型方案使用低高度陶瓷电容作为能量转移机制，占用的电路板面积和高度极小，线性驱动方案则是彩色指示器以及简单背光应用的理想选择。这些方案可用于满足不同应用需求。

　　1)电感升压及降压型方案

　　在电感升压型拓扑结构方面，安森美半导体提供采用PWM和/或单线式调光方式的不同产品，适合在低电压便携式设备背光和闪光应用中驱动白光LED。这些产品包括：输出电流为20 mA的CAT37、CAT32、CAT4238、CAT4252、CAT4253、CAT4157、CAT4158和CAT4258，输出电流为40 mA的CAT4137和NCP5005，输出电流为50 mA的CAT4139，以及更大输出电流的CAT4240(250 mA)、NCP1422(800 mA)和CAT4131(1.5 A/0.3 A)等。

　　

 

　　图1：电感升压型方案示例

　　以NCP5005为例，它是一款紧凑型高效率背光LED升压驱动器，提供高达22 V电压，可为LCD背光控制、键盘背光等应用的2至5个串联白光LED供电。其能效高达90%，关机电流1 μA，工作输入电压范围为2.7 V至5.5 V。它内置短路和过压保护及欠压切断功能。其电流可自动匹配LCD，所有引脚均为ESD保护，低EMI辐射。

　　而在电感降压型拓扑结构方案，安森美半导体提供输出电流高达1 A的NCP1529白光LED驱动器，应用于手电筒/闪光等应用。

　　2)电荷泵型方案

　　安森美半导体专利的四模(Quad-Mode®)自适应分数电荷泵的能效比市场上常规的三模电荷泵高出提供10%，并减小多达65%的封装，将LED驱动器的性能提升到了新的水平。Quad-Mode LED驱动器通常可为基于电感的LED驱动器提供高能效，同时消除较厚的电感和有害的EMI干扰。

　　大多数电荷泵LED驱动器可提供对应于输出电压与输入电压比的三种操作模式：1倍、1.5倍和2倍;而四模架构增加了1.33倍的第四种操作模式，不需要额外的电容和电感。它比三模式电荷泵效率提高了10%以上。

　　

 

　　图2：电荷泵型方案示例

　　安森美半导体提供总输出电流10 mA至192 mA的多种产品，涵盖NCP1840、CAT3661、NCP5612、CAT3647、CAT3200、CAT3200H、CAT3606、CAT3616、CAT3626、CAT3636、CAT3637、CAT3649、CAT3604A、CAT3604V、CAT3614、CAT3644、CAT3648、NCP5623B/C和CAT3643等;还有更大输出电流的产品NCP5603(200 mA DC，350 mA脉冲)、CAT3612(300 mA)和CAT3224(4闪光灯，400 mA电筒)等。

　　

 

　　图3：四模比三模效率提升10%以上

　　以多通道LED驱动器NCP1840为例，该器件能够帮助用户创建任何照明图形，独立驱动多达8颗LED。由于处理器不再需要直接控制各个独立LED，采用NCP1840可简化通常由其系统设计中处理器来完成的工作;通过统一控制各个LED亮度及闪烁率的串行接口写入寄存器或读取寄存器，能够方便地进行电流及调光程度编程。LED亮度程度能以对数而非线性形式控制，从而使肉眼观看也没有亮度失真。NCP1840采用高能效、低噪声四模电荷泵，能够延长电池使用时间，非常适合便携式应用。

　　

 

　　图4：NCP1840典型应用电路

　　3)线性驱动方案

　　安森美半导体还提供多款2至4通道单模线性背光LED驱动器，如CAT4002A、CAT4002B、CAT4003B、CAT4004A和CAT4004B等。这些背光驱动器通过1线EZDim接口提供32级调光控制，具有25 mA固定(B型)或可调(A型)输出电流和低于1 μA的极低关断电流，没有开关电源噪声问题。

　　这些单模LED驱动器通常作为系统级方式的一部分，用于设计集成低电压LED和简单LED驱动器的背光电路。这些采用薄型微型封装的驱动器电路简单，可延长电池使用时间、降低成本(如省去外部电容)及降低噪声，为入门级便携式产品，如手机、相机和摄像机、便携式游戏及便携式医疗设备市场提供了简单的解决方案。

　　

 

　　图5：线性LED驱动器方案示例

　　

 

　　图6：32级EZDim调光控制

　　

 

　　图7：CAT4003B线性背光驱动器应用电路

　　4)相机闪光专用LED驱动器方案

　　LED越来越多地应用于拍照手机、智能手机和氙气灯泡替代，且光输出能力不断提供，从而满足更高的性能需求。安森美半导体的CAT3612、CAT4131、CAT4134和CAT3224都是这类驱动方案。这些器件分别采用电荷泵、电感升压拓扑结构，可以提供不同的闪光电流和亮度。

　　

 

　　图8：不同闪光电流和亮度的专用LED驱动器

　　以CAT4134为例，这是一款大功率电感升压型双通道驱动转换器，提供2路匹配的LED电流。输出电流级别通过2个电阻之一RSET或RFLASH来控制。当FLASH输入引脚为低(电影模式)，电阻RFLASH设置LED电流。每个通道驱动2或3个白色串联LED，并提供1个可调节电流以控制其亮度。支持输入电压低至3V，使得器件适合于锂离子电池的应用。

　　高频低噪声操作使该器件可与小型外部电感和陶瓷电容一起使用，同时提供极佳的能效。当器件不使用时，可通过关断引脚将器件设置为“零”静态模式。CAT4134除了具有软启动和电流限制功能，还具有热关闭保护功能。过压专用引脚(OVP)允许用户限制最大LED供电电压。

　　

 

　　图9：CAT4134专用LED驱动器典型应用电路图

　　电荷泵型驱动器CAT3224也适合相机闪光应用，从而支持高百万像素相机闪光，以及替代氙气闪光，配合纤薄设计。CAT3224是业界首款4 A单芯片超级电容LED驱动器，集成了双模1x/2x电荷泵，提供三项关键功能：精密的超级电容充电控制、电流放电至LED闪光的管理，以及为LED手电筒模式提供恒流。这三种模式的工作电流均可以3个外部电阻来简易编程，提供达4 A的LED闪光脉冲电流。超级电容技术的高峰值电流优势，结合CAT3224简单的并行逻辑接口，使该器件非常适用于采用LED替代氙气灯的应用。

　　

 

　　图10：CAT3224 LED驱动器应用电路图

　　5)多功能和RGB驱动器

　　安森美半导体还提供各种多功能LED驱动器(如LV5219LG、LV5231CS、LV5207LP和LV5216CS)和RGB照明驱动器(如LV5213LP、LV5217LP、LV5223GR、LV5226CS和LV5230LG)，前者具有LED电流可编程、主LED自动亮度控制、外部亮度控制等功能，适用于7至16个LED通道的闪光灯/手电筒、RGB照明、主液晶屏背光、辅助液晶屏背光等应用。后者主要用于支持彩色照明设计，实现便携式设备丰富的照明色彩。

　　总结

　　这些方案在集成更多功能的同时，采用越来越小的封装，实现越来越低的功耗，有助于工程团队和原设备制造商(OEM)高性价比地利用LED照明来体现产品的与众不同，并加快上市时间。