低压便携设备背光或闪光应用的LED驱动器设计方案

　　为低电压便携式设备背光或闪光应用选择合适的发光二极管（LED）驱动器方案是设计人员面临的一项挑战，因为既要考虑延长电池使用时间，又要减小印制电路板（PCB）面积及高度。目前，小型液晶显示器（LCD）面板及键盘背光以及指示器应用大多采用白光LED和RGB三色LED；手机和数码相机中的闪光光源通常使用高亮度LED。因此，这些应用需要优化的驱动器解决方案，使用低电压便携式LED驱动器拓扑结构。

　　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

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　　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