待機調光模式的電荷泵背光驅動ＩＣ

摘要：本文介紹了AP3605的性能、應用方案及特點。

關鍵詞：LCD顯示模塊；AP3605；背光；驅動

小尺寸的LCD顯示模塊早已成為手持式數碼產品的重要組成部分，隨著消費者對視覺方面要求的提高，LCD顯示模塊的設計變得越來越重要。如何在1.8寸至2.8寸的LCD屏上顯示更多的信息并提高顯示質量達到更好的視覺效果，成為眾多手持式數碼產品設計者的重點之一。除了提高LCD屏的分辨率、減小延遲時間以及在軟件上提升之外，LCD屏的背光設計也扮演著重要角色。

傳統設計中，小尺寸彩色LCD屏一般采用白色LED作為背光源。1.8寸至2.8寸的LCD屏多采用1至4顆白色LED。為達到好的顯示效果，要求白色LED亮度一致，明暗可調；為保護手持式設備，要求在某些LED斷路時有保護功能，且不能影響正常的工作；為延長手持式設備的待機時間，要求LED驅動IC的靜態電流很小，工作效率很高。另外，手持式設備集成了很多功能模塊，必須減小各模塊之間的干擾從而保持整個系統的穩定性，這對白色LED驅動IC也不例外。

BCD推出的AP3605是一款性能優良的LED驅動Ic，非常適合于單節鋰電池供電，適用于多數小尺寸LCD背光設計，性價比很高。下面分別介紹AP3605的性能、應用方案及特點。

AP3605

AP3605是電荷泵升壓模式帶恒流源的白光LED驅動芯片，僅通過兩個1μF的陶瓷電容，AP3605實現了1.5倍升壓，在單節鋰電池工作范圍內完全能驅動4顆白色LED，比之2倍升壓模式的IC大大提高了效率。

AP3605具有4路恒流源，保證了并聯的4顆LED電流相等，亮度一致；通過一個外接電阻來設置恒流源的電流。AP3605支持PWM調光，調光頻率可以高達50KHz。高達1MHz的工作頻率使得AP3605僅需要1uF的輸入輸出及升壓電容，并大大減小了輸出電壓紋波。

AP3605的供電電壓為2.7V至5.5V，專為單節鋰電供電設計，其內置的軟啟動功能大大降低了啟動時的浪涌電流，可保護鋰電池，延長電池壽命。圖1為其內部功能框圖。

AP3605背光典型應用電路

即是由AP3605設計的典型白光LED驅動電路，由單節鋰電池供電，除AP3605外，僅由低成本的5個外圍器件組成。

輸入、輸出和升壓電容

推薦Cin、Cout、C1和C2使用X7R或X5R的陶瓷電容。由于AP3605的工作頻率高達1MHz，1μF的電容就足以保證AP3605輸出80mA電流來驅動4個LED。如果所需輸出電流更小，可以使用0.68μF或0.47μF的升壓電容(C1和C2)。

為減小輸出紋波，建議在設計PCB板時，應優先保證Cout緊靠AP3605對應的引腳，其次是保證C1、C2和Cin緊靠對應的引腳。

電阻R_ISET

R_ISET用來設定LED的電流，通過公式I_LED=36.9／R_ISET可設定每路LED的電流。為了精確設定電流，建議使用1％或更高精度的電阻。

白光LED

AP3605最多可驅動4顆白光LED，采用共陰極連接方式，客戶可根據屏幕大小選擇1至4個LED作為背光。當某幾路LED不需要時，只需要將其對應的管腳懸空即可。

AP3605作為白光LED驅動IC的重要性能

電流匹配

電流匹配是并聯式LED驅動IC的重要性能。LED屬于電流驅動型器件，LED的亮度同其正向電流成正比，而同樣電流下其正向壓降差異較大，因此為了保證亮度均勻，最好采用恒流驅動。

如圖1所示，AP3605內部帶有四路恒流源，用以驅動四路LED，當LED的正向壓降在3V至4V之間變化時，AP3605能保證不超過±3％的電流偏差，其電流匹配特性不受LED正向壓降的影響，適用于多種型號的白光LED，很好的實現了LED亮度的一致。

高達50KHz的PWM調光頻率

PWM調光是應用最為廣泛的調光方式，通過調節LED亮滅的時間比例來調節亮度，由于調光頻率一般都在200Hz或以上，因此人眼感覺不到LED的亮滅，只能感覺到亮度在發生變化。在手持式數碼產品中經常采用的PWM調光頻率為1KHz至10KHz。

采用PWM調光，不容易造成偏色，有著較好的顯示效果。但常用的調光頻率正好處在人耳能聽到的音頻范圍，容易產生噪音。另外，低頻率的PWM調光信號有時會導致CSTN屏的“水波紋”現象，因此最好能提高PWM的調光頻率。

AP3605通過內部的Standby模塊實現了高達50KHz的調光頻率。而且不會引起浪涌電流。當EN腳變低時，電荷泵的輸出Vout延遲約1.7ms再關斷，但恒流源會跟隨EN信號馬上關斷，LED電流變為0；而當EN信號為高時，恒流源會跟隨EN信號馬上打開，由于Vout仍正常工作，LED電流立即變為20mA。因此當PWM的調光頻率高于1KHz時，AP3605能通過EN信號直接快速的調節LED電流，從而實現高頻率：PWM調光。

AP3605的待機調光模式有如下三個優點：

·高達50KHz的PWM調光頻率，避免了音頻噪音。

·僅開關恒流源，LED電流平穩。

·LED電流能快速跟隨PWM信號，LED電流大小同PWM占空比成正比，便于亮度的線性調節。

電源干擾減小

如圖1所示，AP3605內部電荷泵和Vin之間有一個LDO模塊，該模塊調節電荷泵的輸入電壓，使得電荷泵始終工作在1.5倍模式，減小了輸出電壓紋波和LED的電流紋波。

另外，LDO模塊還起到低通濾波的作用，有效的避免了電荷泵和輸入電源之間的相互干擾。多數手持式設備的背光驅動電路是由鋰電池直接供電的，而電池同時也為射頻直接供電，在設計不好的系統中，背光驅動電路的開關噪聲會通過電源間接影響射頻部分。AP3605內置的LDO模塊能有效的隔離開關噪聲，最大程度的避免背光驅動電路對射頻部分的影響。

過溫度保護

AP3605內置過溫保護模塊。如果某些誤操作引起AP3605內部節溫升高到約160攝氏度時，AP3605會過溫關斷，以保護AP3605免受燒壞。在過溫關斷狀態，AP3605僅消耗不到1μA的電流。當操作正常使得AP3605內部節溫下降到140攝氏度左右時，AP3605會自動重新啟動，進入正常工作模式。