基于AP3029的便攜式數(shù)碼產品背光驅動電源的設計與應用

隨著數(shù)碼產品的飛速發(fā)展和迅速普及，數(shù)碼產品的內部器件也面臨了更高的要求。由于大多數(shù)便攜式數(shù)碼產品，例如手機、數(shù)碼相機、MP3、PMP以及數(shù)碼相框都會需要顯示模塊，因而WLED背光驅動電源的設計也就越來越受到關注。它的性能會直接影響到顯示效果，顯示模塊的壽命及電池的待機時間。

為此，很多公司都推出了自己的WLED驅動芯片。這里，我們將以BCD公司的AP3029為例，來介紹WLED驅動方面的相關應用方案。

AP3029簡介

AP3029是將開關管與肖特基二極管集成在內的PWM（脈沖寬度調制）模式的升壓型變換器。它僅通過幾顆外部器件―升壓電感，輸入、輸出電容，反饋電阻來完成對負載WLED的驅動。而且，AP3029有著較高的頻率（1.2MHz），這樣還可以減小外部電感的尺寸，更加節(jié)省了系統(tǒng)的空間。

AP3029輸入電壓為2.5～16V，正常工作時采用輸出恒定電流控制模式，輸出電流是通過內部的基準電壓和外部的反饋電阻來控制的。其內部的基準電壓較低，只有200mV，這在一定程度上降低了驅動損耗，提高了工作效率。

AP3029的輸出電壓是由負載WLED的串聯(lián)個數(shù)來決定的，如果輸出WLED出現(xiàn)斷路情況，AP3029會將輸出電壓自動鉗位在27V，實現(xiàn)過電壓保護。

AP3029內部有軟啟動功能，在系統(tǒng)啟動時，輸出電壓變得很平滑，且輸入沖擊電流也得到了限制。

典型應用方案

1 驅動串聯(lián)WLED應用方案

通常，小尺寸的顯示屏幕上需要2～6顆 WLED做背光，普通WLED一般工作在3.2V/20mA。圖1為基于AP3029設計的6顆串聯(lián)WLED驅動電路。根據(jù)屏幕尺寸不同可以調整WLED的數(shù)目。

圖1 AP3029驅動串聯(lián)6顆WLED的典型應用圖

AP3029 通過反饋電阻R1對WLED進行恒定電流驅動，ILED=VFB/R1。輸出電壓即六顆WLED的正向電壓，為63.2+0.2=19.4V，輸出功率為388mW。

該典型應用方案的參數(shù)如表1所示。

2 驅動并聯(lián)WLED應用方案

隨著便攜式數(shù)碼產品顯示屏幕尺寸的增大，顯示模塊所需要WLED的數(shù)量也隨之增加，這樣就對WLED驅動芯片的性能及驅動能力提出了更高的要求。

AP3029驅動能力強的特點在大尺寸顯示屏的背光驅動設計中得到了充分的發(fā)揮。由于大部分便攜式數(shù)碼產品都由鋰電池供電，單節(jié)鋰電池的輸出電壓范圍通常為3.2～4.2V。所以，驅動6顆以上的WLED通常采取并聯(lián)驅動方式，將輸出電壓控制在合理的范圍內。圖2即為AP3029并聯(lián)驅動WLED典型應用方案。

圖2 AP3029 驅動并聯(lián)10顆WLED的典型應用圖

該應用方案的參數(shù)如表2所示。

表3即AP3029在85℃下驅動10顆WLED時，輸出電流與反饋電壓VFB的關系。如果AP3029驅動能力足夠，VFB將會隨著輸出電流的增大基本保持不變。

在該典型應用下，正常輸出電流為40mA。從表3的數(shù)據(jù)可以看出，AP3029在85℃下驅動10顆WLED還會有一定的裕量。所以，AP3029 完全可以滿足驅動10顆WLED的要求。
在并聯(lián)方案中，最值得注意的就是兩排WLED的電流匹配問題。假如直接將兩串WLED并聯(lián)，該拓撲決定了兩串WLED的正向電壓之和。由圖3可知，WLED的正向壓降VF存在一定的差異，且其工作點附近（IF=20mA）的動態(tài)阻抗很小。因此，兩串WLED的正向電流會存在較大的差異，使輸出電流不能匹配。該情況會導致兩排WLED的亮度產生明顯差異，嚴重影響了顯示效果。

為了解決上述問題，可以在輸出端使用PNP對管來實現(xiàn)輸出電流的匹配。連接方式見圖3。在這里，要推薦使用集成PNP對管，且放大系數(shù)β〉〉2，這樣可以保證兩個PNP管的特征參數(shù)基本一致，減小誤差，達到更好的均流效果。

圖3 二極管正向電壓正向電流的關系

表4給出了在不同的輸入電壓下，兩排WLED(每排五個WLED)在加入均流設計前后的電流分配情況。

可以看出，輸出電流經過均流設計后，電流分配情況有了本質的提高，完全滿足WLED背光驅動中的電流匹配要求。

以上所介紹的AP3029兩種驅動方式，已經過驗證，結果可行。