LED驱动器在移动产品能源效率和电池寿命上的应用

移动设备，包括智能手机，平板电脑和笔记本电脑，由于其低功耗，高能效和小而薄的封装，已广泛采用LED背光系统。尽管广泛采用（或者也许是因为它），LED驱动器制造商继续增强其设备，以进一步提高移动产品的能源效率和电池寿命，并提升用户体验。

LED驱动器制造商正在研究如何用户与移动设备（尤其是智能手机和平板电脑）接口，开发能够提供最佳照明和更高效率的电源产品。他们提出的一个很好的例子是德州仪器LM3697，它驱动三个并联的高压LED灯串用于显示和键盘照明。该器件最重要的特性是其11位可配置调光分辨率，可显着改善用户的显示照明。

Intersil的ISL97692/3/4A背光LED驱动器是一种较旧但仍然有价值的产品系列，可提高能量提高平板电脑和移动设备的电池寿命。这些驱动器具有输出电流相移，可在PWM调光期间最大限度地提高效率，同时消除可听噪声。作为额外的好处，特别是对于空间受限的应用，驱动器不需要任何输入电压，除了电池，有助于减小电路板尺寸和元件数量。

现在让我们仔细看看德州仪器公司的LM3697 11-位LED驱动器。该设备具有几个重要功能。第一个是11位指数调光。这为用户提供了更令人满意的显示亮度，因为当亮度级别从一个级别上升到另一个级别时，它在亮度代码之间提供0.3％的相对步长（图1）。 “由于人眼的静态对比度约为1％，显示屏的亮度变化为0.3％，无论变化发生的速度有多快或多慢，都能实现非常平滑的亮度转换，”技术产品营销经理John Woodward表示。德州仪器公司。“”指数斜坡很重要的原因在于人眼感知光线的方式，“伍德沃德说。 “一个快速的线性斜坡对于眼睛来说并不是很令人愉悦，但如果你以指数方式倾斜并逐渐在较低的水平上开启然后更快，那么你的眼睛就会感觉到平滑过渡。这就是为什么我们以指数方式倾斜，为人眼提供一个很好的渐进反应。你不会在屏幕上看到任何闪烁。“

图1：德州仪器LM3697具有11位指数调光或2048步，提供从最低到最低的平滑过渡最高亮度。该图表显示了11位的LED电流映射模式（德州仪器公司提供）此外，LM3697具有内置的斜坡功能，可轻松使用11位指数调光。根据伍德沃德的说法，亮度级别的启动，运行时和关闭斜坡均可独立编程，具有16个I²C兼容的可编程电平，以确保在从一个亮度级别更改为下一个亮度级别时，屏幕亮度转换效果最佳。是均匀亮度的另一个重要规格。 “随着屏幕尺寸越来越大，定义越来越高，它们需要更多的光线，这意味着更多的LED，”伍德沃德说。 LM3697具有三个独立的电流吸收器（通道），每个可达30 mA，可处理多达21个LED，可支持智能手机或最大约7英寸的小型平板电脑。 “当您在多个通道中拥有如此多的LED时，通道之间的精度需要尽可能接近（匹配），因此在添加越来越多的LED以提供均匀亮度时，通道与整体精度之间的非常好的匹配非常重要屏幕，“伍德沃德说。 LM3697的一个关键特性是温度匹配率为2.5％。 TI的目标是在温度，电流和电压范围内实现±3％匹配的更严格规格，这将使下一代LED驱动器更加准确。

效率也很重要。 LM3697为1串，2串或3串LED灯串提供背光调光，效率高达90％。集成1 A，40 V MOSFET的升压转换器可自动调节LED正向电压，以最大限度地降低净空电压，从而提高LED效率。

虽然调光和精度对于视觉体验非常重要，但Woodward将效率指向最大的效率之一和最重要的功能。 LM3697的一项新功能是能够自动选择开关频率，可在500 kHz至1 MHz范围内选择。 “该器件将根据LED串中的亮度电流自动调整开关频率，以最大限度地提高该工作范围的效率。根据使用情况，您可以将背光效率提高2％左右，直接转化为使用时间，“他补充道。”LM3697还具有自适应裕量电压，有助于提高效率。这种类型的控制通过LED电流来调节净空电压。净空电压越低，损耗越低，这意味着效率提高。 LM3697可通过I²C兼容接口完全配置。该器件工作在2.7 V至5.5 V输入电压范围和-40°至85°C温度范围。

同样，Intersil ISL9769x系列背光LED驱动器可提高能效，延长移动设备的电池寿命包括平板电脑这些器件可以在单节锂离子电池的低输入电压下工作。该系列具有0.8 mA的超低静态电流，最小输入电压为2.4 V.当使用单节锂离子电池供电时，驱动器不需要电池以外的任何输入电压。这样可以减小电路板尺寸和元件数量，使其适用于智能手机，平板电脑和超极本/笔记本电脑。

ISL97692提供四个通道，提供8位PWM调光，调光频率可达30 kHz。 ISL97693提供六个通道，具有直接PWM调光控制。 ISL97694A提供6通道和8，10或12位PWM调光，可调节调光频率分别高达30 kHz，7.5 kHz或1.875 kHz，由I²C或PWM输入控制（图2）。 》

图2：Intersil ISL9769x系列提供超低PWM调光线性度（由Intersil提供）。

ISL97692/4A提供可选的相移功能，在通道之间提供优化的相位延迟。根据Intersil的说法，相移可以将有效调光频率乘以通道数，从而允许上述带有10位调光分辨率的音频PWM调光。这三款器件均采用自适应升压架构，可将余量电压保持在低水平尽可能延长电池寿命，同时在直接PWM模式下，在100 Hz调光频率下实现低至0.005％的超低调光占空比。这些器件还提供±2.5％的输出电流匹配，以及400 kHz至1.5 MHz的可调开关频率。总之，在选择用于背光移动设备的LED驱动器时，设计人员应该寻找能够提供最佳照明体验的设备。用户。这意味着要考虑器件如何接近调光：它是否提供指数调光，当前的匹配规格是什么？它是否使用自适应裕量电压控制来降低损耗？除了所有这些规格之外，工程师还应该考虑设备的效率 - 这是关于背光消耗多少功率的关键规范。