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ROHM最新LED背光灯用驱动器技术

【发表时间:2021-04-07 20:07:22 来源:骏瑞网】

近年来,在车载用显示器领域,为满足有害物质限制要求,使用水银的CCFL背光灯正在被LED背光灯迅速取代。另外,仪表盘、汽车导航、音响显示、后座娱乐等各种车载用显示器正朝多样化、大型化方向发展。在这种趋势下,对于增加LED灯数量以及高亮度、高调光率的要求日益高涨。ROHM为满足LED灯数量增加的这种发展趋势需求,将实现高耐压的升降压DC/DC转换器、可多灯驱动小功率LED且实现了高调光率的电流驱动器电路内置于一枚芯片,扩充了LED驱动器产品阵容。

接下来介绍ROHM开发的背光灯用LED驱动器BD81A34EFV-M。

BD81A34EFV-M大致由DC/DC转换器部、电流驱动器部、保护电路部三个功能块组成(图1)。 LED背光灯驱动器技术

[图1] BD81A34EFV-M的框图

作为背光灯的驱动,首先是由DC/DC转换器,生成一定的电压。将DC/DC转换器的输出连接到面板的LED阳极侧,由LED的阴极侧向LED驱动器灌入恒定电流,使LED发光。为支持小功率的多灯LED驱动,LED的通道数(可连接的列数)设计为4。

通过控制DC/DC转换器的开关占空比,使输出达到高于LED阳极引脚的电平,其中包含了链接于电流驱动器的LED段数部分,也就是由LED产生的VF,通过LED驱动器的误差放大器进行反馈控制,使连接于IC的LED阴极引脚(LED1~4引脚)为1.0V。通过上述控制,电流驱动器部即可保持LED电流恒定。作为面板的亮度调整之用,输出的电流具有PWM-dimming(PWM调光)功能。LED电流的占空比可与外部的PWM信号输入同步变化。不仅如此,BD81A34EFV-M还搭载LED开路与短路故障保护、LED接地故障保护、DC/DC转换器输出过流与过压保护功能,完善的保护电路非常有助于提高面板的可靠性。

上面介绍了DC/DC转换器电路、电流驱动器电路,接下来按顺序介绍ROHM的车载LED驱动器的特点-防闪烁电路。

<升降压DC/DC转换器>

面对车载特有的电池电压波动和多样化的LED灯数,以升压方式和降压方式很难进行LED的闪烁控制与平台设计,要满足市场所要求的高可靠性与缩短开发周期之间的平衡实属不易。因此,为了不依赖电池电压、可以始终稳定供给DC/DC转换器输出电压,ROHM采用了一种称为“REGSPIC结构”的独有升降压方式。下面介绍REGSPIC结构与一般的升降压方式所用的SEPIC结构相比所具有两个优点。

① 减少外置部件

图2表示SEPIC与REGSPIC的电路构成。由图2可见,REGSPIC结构中,面积占有率最高的线圈较少,可实现小型化和低成本化。另外,减少了电感,还可提高由线圈损耗部分相应的效率。

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[图2] SEPIC和REGSPIC的电路构成

② 实现高可靠性

图2的SEPIC结构中,C1对于输出电压像电荷一样工作,因此,Q1需要达到DC/DC转换器输出电压

(VOUT)+电池电压的耐压水平。另一方面,REGSPIC结构中,由于耐压达到DC/DC转换器输出电压和电池电压二者较高一方以上即可,因此,REGSPIC结构由低耐压部件组成,更容易控制。

另外,Q2不仅用于升降压控制,还可作为LED阳极和二极管等外置部件接地短路时切断与电池间通路的开关使用,因此,发生异常时可保护外置部件,有助于实现更高可靠性。而SEPIC结构中,为切断与电池间的通路,将Q3仅作为开关使用。

<高调光率的电流驱动器>

为满足车载面板向高亮度化方向发展的趋势需求,ROHM已完成了高调光率LED驱动器BD81A34EFV-M的技术开发。下面针对面板的高亮度化为何需要更高的调光率进行说明。面板亮度虽然可以更高,但所要求的最低亮度水平几乎不变。考虑到输出在暗处等人眼不觉疲劳的低亮度的情况,如果最高亮度(调光率100%)低一些,即使低调光率也可输出低亮度,但近年来,面板规格一般最高亮度都非常高,因此,低亮度输出时需要具备高调光率。

BD81A34EFV-M为了实现高调光率,利用ROHM独有的技术提高了电流驱动器输出LED的响应性能。根据外部PWM输入占空比对LED电流进行开关控制。此时,在PWM信号低电平时关断电流驱动器电路,在高电平时导通电流驱动器电路,根据ON/OFF区间的时间比调整LED电流。输入PWM与输出电流完全同步并时序一致是理想的结果,只要能实现这一点,即可实现高亮度。而实际上,从输入PWM信号到电流输出会产生电路延迟,由于该延迟,使得无法生成该时间宽度以内的脉冲。

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