长电池寿数是便携式电子产品商场的要害目标。LCD显现器的LED背光驱动器占了总有用体系功耗的25%至40%。在曩昔,设计师尽量削减背光显现器功耗的东西仅限于下降LED驱动电流,一起进步转化器的功率。今日,高达50%的电力节约是经过选用优化的转化器运用LED驱动器、环境光传感器,以及内容调整背光操控(CABC)办法来完成的。这些技能能够在不严峻下降显现信息(网站、视频、图片等)的视觉质量的前提下进步驱动器的功率。
传统的功率优化
传统上环绕背光驱动器的首要节能技能一直是挑选升压架构。两种首要类型的升压拓扑结构主导着背光驱动架构:电感式升压和开关式电容升压。电感式升压一般用在串联LED驱动的运用,而开关式电容升压则一般用于并联LED驱动架构。
图1 LM3535—开关式电容升压
开关式电容升压依赖于电容器的充电和放电,以创立升压输出电压。开关式电容升压的增益数是由飞跨电容(flying capacitor)和内部MOSFET开关管的数量决议的。经过挑选性地对榜首相的输入与地之间组合的串联/并联电容器的充电,然后重新装备第二相的输入和输出之间并联/串联的电容,转化器就能够供给一个比输入电压更高的输出电压。(开关式电容升压转化器一般约束在一个固定电压增益(1倍、3/2倍,有时是2倍),以协助进步解决方案的功率,一起使外部元件数目减到最少。)此外,用来装备飞跨电容的开关管的巨细关于最大极限地进步功率十分要害。最大极限地下降增益的输出阻抗能够使电荷泵在一个适当长期坚持在最低增益,有助于进步解决方案的功率。
开关式电容的增益量很有限,电感式升压转化器具有无限的增益。经过调理电感式升压的开关占空比,能够完成支撑负载(LED串)所需的切当升压增益。这种优化有助于避免在固定增益跃迁(gain transiTIon)发作之后,可能在开关式电容升压右侧呈现的“过度升压”。
为了优化电感式升压转化器,应尽量减小NMOS功率开关管的导通电阻(RDSON)和电感的串联电阻。不幸的是,减小这两个参数一般会导致物理尺度的添加(一般具有相同电感值的较大的电感器要比较小的电感器阻抗更高。)进步升压开关频率能够经过运用具有较低电感值的电感器来减小电感器的物理尺度,但进步开关频率会导致开关功率损耗添加的成果。挑选具有低正向敞开电压的肖特基二极管将有助于进步转化功率,并且较低正向电压的肖特基二极管的尺度一般大于那些较高电压的器材。此外,因为器材仅在开关周期很短时间内导通,串联背光驱动器相关的高占空比(80%)能够最大极限地削减低Vf二极管的影响。
串联LED驱动器完成办法有助于最大极限地削减与电流操控元件(一般是抽电流(current sink))相关的功率损耗。在串联转化器条件下,需求一个抽电流操控经过LED串的电流,而并行转化器的体系中每个LED也需求一个抽电流。为了进一步进步功率,灌电流(current source)调理电压应设置在略高于灌电流的余量(或压差)电压的水平,以避免因为输出电容充电/放电循环引起的输入电压和/或输出电压纹波骤降导致的LED串的电流改变。
图2 LM3530—电感式升压
环境光检测
除了电源转化器的优化,还能够完成其他节电功能来创立一个高效的背光体系。许多现代手机选用了一种省电机制,即用环境光传感器(ALS)来监测环境照明条件,并相应调整背光强度(更多环境光意味着背光有必要以较高的电流来驱动,而在低光照条件下能够削减背光电流)。在亮堂的室外环境中,需求十分高水平的显现器背光,以便能够看清显现器。与此相反,在十分漆黑的环境中,背光能够调暗,这时仍可供给满足的光量以坚持显现屏的可读性。
环境光检测需求一个光传感器或光电二极管与检测电路组合运用。大多数光传感器都是根据电流的器材,可供给一个与进入传感器的光量成正比的输出电流。这种环境信息可用来确认环境条件(室外、办公室、电影院等),然后用来调理背光到预订的亮度水平。
图3 25mA条件下LM3535操控6个LED