混合模式并联驱动电路

　　为了能够和串联驱动相抗衡，并联驱动电路要重点解决两个问题：一个是效率，一个是电流匹配。为了提高效率，非常有必要引入新的工作模式。在这种情况下，驱动电路所产生的输出电压不再是一个固定值，而是一个适当并且可以驱动LED的电压值。

　　一般来说，白光LED在工作电流为20mA时，正向导通电压一般在3.1~3.5V左右。锂电池的额定电压为3.6V或3.7V，充满电后的电压一般 在4.2V~4.3V，锂离子电池允许深度放电到2.7V，但是在实际应用中，一般手机设置的强制关机电压为3.6V左右(不同整机厂商设定的强制关机电 压可能不同)。在电池充满电后，这个电压足以直接驱动LED，在这种情况下，电荷泵电路不工作，电池的电压通过一个开关直接到VOUT然后驱动LED。而 随着电池的放电，电池电压会逐步降低，当降低到一定程度不足以直接驱动LED时，电荷泵电路开始工作。所以集成多种驱动模式成为背光驱动的主流解决方案， 即所谓集成1倍模式和1.5倍模式，并且在尽可能的情况下，让电路工作在1倍的直通模式下。启攀新推出的CP2130/1/3，很好的解决了这两个问题。 其中CP2130可以最多驱动5个LED，CP2131可以最多驱动3个LED，CP2133可以最多驱动4个LED。图4为混合模式控制原理图。

　　同样，对于系统应用而言，最关心的指标仍是效率和LED电流匹配度。所谓效率，尽可能地工作在1倍模式能够显著提高整个电池工作电压范围的电源转换效率。

　　1. 效率

　　对于关注的效率问题，CP2130/1/3实现了两种工作模式自适应动态切换(即根据电池电压和LED实际导通压降判断)，而不是固定电压点切换(即 只考虑电池电压)，从而显著提高了效率。只要电池电压比LED的工作电压高350mV至550mV(根据EN1和EN2的引脚设定不同而不同) 时，CP2130/1/3就可以工作在相对效率较高的一倍模式下。

　　图5所示为典型应用情况下CP2130/1/3的工作效率。可以看到效率根据工作模式的不同，是一个两段的折线图，80％的电池能量在3.6V~4.1V之间，在这个电压范围内可以获得平均80%以上的工作效率。

　　2. 电流匹配度

　　和串联驱动相比，并联驱动要解决的一个重要问题就是各个LED间的电流匹配，由于LED的发光亮度是和它的工作电流相关的，不一样的电流会导致显示屏 的亮度不均匀。对于并联驱动的LED，在实际应用中，LED由于批次的不同和个体差异，在同样工作电流情况下的正向导通压降不同，可能会有 50mV~200mV左右的电压差值，这要求在设计内部的电流控制电路时需要考虑到这个差异。CP2130/1/3采用申请了国家专利保护的Auto- Mirror技术，可以使得各并联白光LED电流匹配度几乎不随白光LED导通压降的差别而变化。即使导通压降差在50mV~200mV之间，LED的电 流匹配度仍然可以达到2%以内。

　　图6是一种典型应用情况，CP2130/1/3采用QFN 3*3mm2 16引脚的封装，同时外围元件相当简单，只需要4个电容。

　　3. 支持PWM调光

　　目前调光方式主要有两种，一种是通过改变LED的直流工作电流的方式来调整亮度，例如，有的芯片通过设置内部的寄存器来直接设置LED的直流工作电 流，从而达到不同的亮度级，这种方式的缺点是可能会产生色移。所谓白光LED，其实是利用一种作为其管芯的蓝光LED所发出的短波长紫蓝光，激发涂布于输 出光学透镜内壁的荧光材料，进而产生波谱较宽的白色复合光。在非额定电流工作情况下，LED所产生的光谱会有变化，导致最终的白光有色移。

表1：LED驱动电路对手机信号接收灵敏度影响的对比测试

　　而另一种方式就是PWM调 光，利用人眼的视觉暂停原理，以一定的频率和占空比来周期性的控制白光LED的导通电流在零电流到额定工作电流之间来回切换，从而调整亮度，这种调光方式 就不会产生色移。在应用时，为了确保人眼看不到LED周期亮灭的情况，PWM调光的频率一般要大于100Hz，CP2130/1/3可以支持 0~50kHz的调光频率范围，这样大大方便了系统的设计。并且由于芯片优越的环路控制特性，保证了调光过程的平稳，消除了可能潜在的噪声干扰。

　　同时对于第一种调光方法，CP2130/1/3也设置了满量程、2/3量程和1/3量程三个电流等级来实现直流调光方式。

　　本文小结

　　本文对比介绍了目前常用的两种背光驱动解决方案。串联驱动电路具备效率高的优点，但是外围元件比较多，而并联驱动电路经过不断的发展，已经由最初单纯的两倍电荷泵模式电压控制型电路变成自适应模式选择加电流控制的电路。这样的电路具备了外围元件数目少，综合成本低的优点，同时也避免了串联驱动电路通常 可能有的EMI干扰问题。目前，并联驱动电路的方案已经越来越多，逐步成为背光驱动电路的主流方案。