智能手機的背光驅動選擇策略

圖3.10mA輸出的四模分數電荷泵與電感升壓型背光驅動效率曲線對比圖。

散熱問題

手機基帶芯片的主頻不斷提高、增加的功能越來越多，手機的功耗越來越大，散熱問題越來越成為手機設計人員在產品設計的初期需要認真考慮的一個關鍵問題。

手機的熱設計需要對主要熱源器件進行功耗分析、計算熱源器件的熱距離布局面積以及環(huán)境溫度分析等。PCB布局時需要遵循一些基本的熱設計原則，比如發(fā)熱較高的器件盡量不放在PCB的角落或者邊緣，增加高發(fā)熱器件下面的鋪地層面積、增加屏蔽罩等。

由于手機屏幕的不斷增大，手機背光模塊的功耗占手機整體功耗的比例也越來越大，手機設計人員也需要在產品設計初期考慮背光驅動模塊的熱設計。除了背光驅動模的PCB熱設計考慮和選擇效率更高的背光驅動芯片外，手機設計人員在選擇背光驅動芯片時還需要特別背光驅動芯片的封裝熱阻。

芯片的封裝熱阻是衡量封裝將管芯產生的熱量傳導至電路板或周圍環(huán)境的能力的一個標準。封裝熱阻和封裝材料（引線框架、模塑材料、管芯粘接材料）、封裝設計（管芯厚度、裸焊盤、內部散熱過孔、所用金屬材料的熱傳導率）有關。封裝熱阻越大，則表示芯片內部的熱不容易傳導，芯片的溫度越高。芯片封裝熱阻一般用θJA來表示，單位是℃/W,芯片封裝熱阻的計算公式為：

θJA=（TJ-TA）/PD

其中TJ為芯片結溫，TA為環(huán)境溫度，PD為芯片內部功耗。已知芯片的封裝熱阻，則可以根據芯片內部的功耗和環(huán)境溫度算出芯片的結溫。例如一個芯片的封裝熱阻為100℃/W,環(huán)境溫度為25℃時，若芯片內部功耗為1W,則芯片的結溫和環(huán)境溫度差別是100℃，芯片結溫為125℃。

背光驅動芯片常見的封裝和封裝熱阻如表2:

表2.背光驅動常見封裝形式及封裝熱阻。

由于沒有散熱片，SOT23-5L（6L）封裝的封裝熱阻要遠大于其他四種封裝的封裝熱阻，芯片結溫明顯要高于其他四種封裝。比如在環(huán)境溫度為25℃時，對于輸出驅動10顆LED,輸出功率大致在0.6W左右（LED導通壓降3.0V,每路LED電流為20mA），若轉換效率為75%,則芯片內部功耗為0.2W,四種封裝結溫分別為77℃、40.2℃、35.4℃和34℃。相比采用SOT23-5L（6L）封裝技術的電感升壓型背光，采用DFN2x2-8L的電感升壓型背光和并聯(lián)背光驅動的芯片結溫優(yōu)勢更明顯。

上海艾為的智能機和類智能機背光驅動系列

上海艾為的背光驅動產品線是業(yè)界最豐富的產品線之一，針對智能機和類智能機的背光驅動主要產品見表3.

表3.艾為智能背光驅動系列。

AW9910STR/DRN和AW9920STR/DNR是上海艾為全新的電感升壓型背光驅動，采用艾為獨創(chuàng)的EMI抑制技術、PWM轉恒流調光技術最大程度減小噪聲輻射，集成恒流控制和恒壓控制雙環(huán)路相比傳統(tǒng)的單電壓控制環(huán)路，LED的恒流輸出電流更穩(wěn)定，不易受干擾。AW9910和AW9920均同時支持SOT23-5L封裝和封裝熱阻更小的DFN2x2-8L封裝。AW9670QNR、AW9358QNR和AW9920DNR的典型應用圖分別如圖4、圖5和圖6所示。

圖4.AW9670QNR典型應用圖。

圖5.AW9358QNR典型應用圖。

圖6.AW9920典型應用圖。

總結

智能機和類智能機的興起使大屏和高清高亮屏成為手機屏幕的主流，本文從手機設計人員普遍關心的幾個問題入手，討論了智能時代手機背光驅動面臨一些問題和挑戰(zhàn)，并對這些挑戰(zhàn)提出了相應的應對措施和解決方案，以幫助設計人員設計出能滿足性能更優(yōu)、占板面積更小、可靠性更高的智能機背光驅動模塊。