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面向微型LED的更小驱动器
黄桂强
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随着技术的进步，LED正变得更小、更亮且功效更高。为了让LED产生想要的亮度，需要由LED驱动电路提供恒定的电流。当今大多数蜂窝电话采用微型白色LED及很小的LED驱动器，从而在整个彩色LCD显示屏上产生精确和均匀一致的亮度。电池寿命主要由LCD的亮度决定，当电话处于通话状态时，LCD所耗功率大约占总功率预算的1/3。LED本身和调节电流的驱动电路都会消耗功率。在微型LED驱动器应用中，除了电池寿命之外，电路板的空间也是一个重要的考虑，从而使得LED驱动器拓扑结构的选择变得比以往任何时候更为重要。
LED驱动器拓扑：空间因素
在手持设备中最流行的电池是锂离子电池，电池电压的范围从满充电时的4.2V下降到放电状态的大约3.3V。在背光应用中，白光LED在电流为20mA时通常展示出大约3.4V的正向电压（VF），但是，该电压会随着型号和温度而变化。为了避免低电池电压工作期间LED出现闪烁现象，有必要引入升压电路。两种流行的升压驱动器的架构分别是开关电容型和电感升压型驱动器。
开关电容电荷泵并行地驱动LED，该电路通常需要采用4个0403型封装的1μF的陶瓷小电容，它提供了当今最为紧凑的解决方案，并且不需要电感器。图1所示为采用2.5×2.5mm QFN封装的三通道电荷泵驱动器的例子，用一个外部电阻来设置LED电流。除了三个LED之外，所有需要的元器件都可以安装在不到1平方厘米的电路板面积之内。
比较而言，电感升压型LED驱动器则采用一个电感来提升电压并以串联方式驱动LED。这类驱动器的主要好处在于流经LED的电流一样，从而产生理想的亮度匹配；缺点在于线绕电感器的形状大，具体大小取决于电感值和额定电流。例如，在背光应用中，额定电流为200mA的22μH电感的高度为1~2mm，而占位面积为2×2mm~4×4mm。电感的高度越低，其表面积就越大。根据不同的LED驱动器类型，可能还需要外部肖特基二极管。假设一个封装为SOT23的驱动器采用一个外部肖特基二极管，则除了三个LED之外，总的电路板面积还约需1.5mm2。
比较所需要的电路板资源可见，电路板面积节省了1/3；如果把电感升压方案替换为电荷泵方案，就可以节省更多的电路板面积。对两种拓扑的选择常常由LCD LED的配置来规定，这些LED要么采用串联方式配置，要么采取并联方式配置。具有串联LED配置的LCD仅仅需要两个与LED连接的端口，而并联LED配置的LCD所需要的端口数则多达LED的数量，还要再加一个公共接点。故对于较大面板的LCD，人们宁愿采用串联结构以将连接点的数量减到最少。
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