升压式高亮度LED背光驱动电路技术设计摘要由于LCD面板本身.pdfVIP

升压式高亮度 LED 背光驱动电路技术设计 (1) 摘要：由于 LCD 面板本身无法产生光源，所以，必须利用背光的方式将光投射到面板 上，让面板产生亮度，并且亮度必须分布均匀，而获得画面的显示。以目前来看，大多数的 LCD 背光是利用 CCFL 及LED 来作为背光源，尤其在中、大尺寸的部分，大多是使用 CCFL 背光源。 随着消费者对于色彩的要求，根据实验，LED 可以达到超过 100％的NTSC 色谱，由于 LED 可以提高面板色彩的表现能力，并且加上没有太大的环保问题。目前许多业者都已逐 渐将部分的产品导入利用 LED 作为背光源。 本文将以 启星电子 的以 TB9911 为例，来提供读者升压式高亮度 LED 背光驱动电路 设计的相关讯息。 ■升压电路设计特色 升压电路是用来驱动 LED 的串联电压高于输入电压（图 1），并且有以下的特色： 1.此电路可被设计在效率高于 90 ％下操作。 2.M=SFET 的（Source）与 LED 串共地，这简化了LED 电流的侦测（不像降压电路必 须选择上侧 FET 驱动电路或上测电流侦测。但是升压电路也有些缺点，特别是用于 LED 驱 动，由于 LED 串的低动态阻抗）。 3.输入电流是连续的，使得输入电流的滤波变得简单许多（并更容易符合传导式 EMI 标准的要求）。 4.关闭用的 FET 毁损不会导致 LED 也被烧毁。 5.升压电路的输出电流为脉冲式波形，因此，必须加大输出电容以降低 LED 串的涟波 电流。 6.但是过大的输出电容，使得 PWM 调光控制变得更具挑战，当控制升压电路开与关， 以达到 PWM 调光控制，就表示输出电流会被每一个PWM 调光控制周期充放电，这使得 LED 串电流的上升与下降时间会拉大。 7.峰电流控制方式的升压电路，用以控制 LED 电流是无法达成的，需要闭回路方式使 电路稳定，这又使得PWM 调光控制更为复杂，控制电路必须增加频宽来达到所需要的反应 时间。 8.当输出端短路，控制电路无法避免输出电流的增加，即使关掉 Q1FET 仍对输出短路 毫无影响，并且输入端电压的瞬变造成输入端电压的增加量大于 LED 串联电压时过大的涌 浪电流可能会造成 LED 的毁损。 图 1 Boost Converter LED Driver ■升压电路操作模式 升压电路可操作于二种模式，连续导通模式（Continuous Conduction Mode ；CCM ）或 不连续导通模式（Discontinuous Conduction Mode ；DCM ），这二种模式是由电感电流的波 形决定的。图 2a 为 CCM 升压电路的电感电流波形，图 2bDCM 升压电路的电感电流波形。 CCM 升压电路是用在最大升压比例（输出电压与输入电压比值）小于或等于6，并在 输入电流大于 1 安培的情形下，假如需要更大的升压比例，则需采用 DCM 模式。但是DCM 模式会产生较大的峰值电流，因此导致电感的毁损增加，同时也造成均方根电流的增加。所 以，DCM 升压电路的效率要比 CCM 升压电路来得低，这也使得DCM 的输出功率受限制。 图 2 升压电路的连续导通模式与不连续导通模式 ■以 TB9911 为例设计升压 LED 驱动电路 TB9911 为 Close Loop，Peak Current Control ，Switching Mode LED 驱动电源控制 IC， 它内建了许多功能来克服升压电路的缺点。TB9911 包含了9-250VDC 输入电压稳压器，不 需额外电源，仅由单一输入电压提供 IC 动作的工作电源。它内建了2 ％精密的参考电压（全 温度范围）能精确地控制 LED 串联电流。并且包含了断路用的FET 驱动电路。当输出短路 或过电压时，便会自动断开LED 串之对地路径。此功能缩短了控制电路的反应时间（请参 考 PWM 调光电路说明）。（图 3 ） ■TB9911 控制电路的功能 图 3 TB9911 内部电路结构 IC 内部提供稳压电路