混合模式并聯驅動電路

　　為了能夠和串聯驅動相抗衡，并聯驅動電路要重點解決兩個問題：一個是效率，一個是電流匹配。為了提高效率，非常有必要引入新的工作模式。在這種情況下，驅動電路所產生的輸出電壓不再是一個固定值，而是一個適當并且可以驅動LED的電壓值。

　　一般來說，白光LED在工作電流為20mA時，正向導通電壓一般在3.1~3.5V左右。鋰電池的額定電壓為3.6V或3.7V，充滿電后的電壓一般 在4.2V~4.3V，鋰離子電池允許深度放電到2.7V，但是在實際應用中，一般手機設置的強制關機電壓為3.6V左右(不同整機廠商設定的強制關機電 壓可能不同)。在電池充滿電后，這個電壓足以直接驅動LED，在這種情況下，電荷泵電路不工作，電池的電壓通過一個開關直接到VOUT然后驅動LED。而 隨著電池的放電，電池電壓會逐步降低，當降低到一定程度不足以直接驅動LED時，電荷泵電路開始工作。所以集成多種驅動模式成為背光驅動的主流解決方案， 即所謂集成1倍模式和1.5倍模式，并且在盡可能的情況下，讓電路工作在1倍的直通模式下。啟攀新推出的CP2130/1/3，很好的解決了這兩個問題。 其中CP2130可以最多驅動5個LED，CP2131可以最多驅動3個LED，CP2133可以最多驅動4個LED。圖4為混合模式控制原理圖。

　　同樣，對于系統應用而言，最關心的指標仍是效率和LED電流匹配度。所謂效率，盡可能地工作在1倍模式能夠顯著提高整個電池工作電壓范圍的電源轉換效率。

　　1. 效率

　　對于關注的效率問題，CP2130/1/3實現了兩種工作模式自適應動態切換(即根據電池電壓和LED實際導通壓降判斷)，而不是固定電壓點切換(即 只考慮電池電壓)，從而顯著提高了效率。只要電池電壓比LED的工作電壓高350mV至550mV(根據EN1和EN2的引腳設定不同而不同) 時，CP2130/1/3就可以工作在相對效率較高的一倍模式下。

　　圖5所示為典型應用情況下CP2130/1/3的工作效率。可以看到效率根據工作模式的不同，是一個兩段的折線圖，80％的電池能量在3.6V~4.1V之間，在這個電壓范圍內可以獲得平均80%以上的工作效率。

　　2. 電流匹配度

　　和串聯驅動相比，并聯驅動要解決的一個重要問題就是各個LED間的電流匹配，由于LED的發光亮度是和它的工作電流相關的，不一樣的電流會導致顯示屏 的亮度不均勻。對于并聯驅動的LED，在實際應用中，LED由于批次的不同和個體差異，在同樣工作電流情況下的正向導通壓降不同，可能會有 50mV~200mV左右的電壓差值，這要求在設計內部的電流控制電路時需要考慮到這個差異。CP2130/1/3采用申請了國家專利保護的Auto- Mirror技術，可以使得各并聯白光LED電流匹配度幾乎不隨白光LED導通壓降的差別而變化。即使導通壓降差在50mV~200mV之間，LED的電 流匹配度仍然可以達到2%以內。

　　圖6是一種典型應用情況，CP2130/1/3采用QFN 3*3mm2 16引腳的封裝，同時外圍元件相當簡單，只需要4個電容。

　　3. 支持PWM調光

　　目前調光方式主要有兩種，一種是通過改變LED的直流工作電流的方式來調整亮度，例如，有的芯片通過設置內部的寄存器來直接設置LED的直流工作電 流，從而達到不同的亮度級，這種方式的缺點是可能會產生色移。所謂白光LED，其實是利用一種作為其管芯的藍光LED所發出的短波長紫藍光，激發涂布于輸 出光學透鏡內壁的熒光材料，進而產生波譜較寬的白色復合光。在非額定電流工作情況下，LED所產生的光譜會有變化，導致最終的白光有色移。

表1：LED驅動電路對手機信號接收靈敏度影響的對比測試

　　而另一種方式就是PWM調 光，利用人眼的視覺暫停原理，以一定的頻率和占空比來周期性的控制白光LED的導通電流在零電流到額定工作電流之間來回切換，從而調整亮度，這種調光方式 就不會產生色移。在應用時，為了確保人眼看不到LED周期亮滅的情況，PWM調光的頻率一般要大于100Hz，CP2130/1/3可以支持 0~50kHz的調光頻率范圍，這樣大大方便了系統的設計。并且由于芯片優越的環路控制特性，保證了調光過程的平穩，消除了可能潛在的噪聲干擾。

　　同時對于第一種調光方法，CP2130/1/3也設置了滿量程、2/3量程和1/3量程三個電流等級來實現直流調光方式。

　　本文小結

　　本文對比介紹了目前常用的兩種背光驅動解決方案。串聯驅動電路具備效率高的優點，但是外圍元件比較多，而并聯驅動電路經過不斷的發展，已經由最初單純的兩倍電荷泵模式電壓控制型電路變成自適應模式選擇加電流控制的電路。這樣的電路具備了外圍元件數目少，綜合成本低的優點，同時也避免了串聯驅動電路通常 可能有的EMI干擾問題。目前，并聯驅動電路的方案已經越來越多，逐步成為背光驅動電路的主流方案。