安森美LED驱动迎合便携式应用多样化需求

随着手机、MP3、数码相机等便携式消费类产品的日益普及和功能的不断增加，LED作为便携式消费电子产品中显示屏背光和闪光灯应用的主流器件，已越来越受到终端厂商和芯片厂商的关注。而如何在严格的功耗要求和空间限制下为这些LED提供高效的驱动并保持均匀的背光，已成为业界面临的挑战。

电荷泵方案力求高效、均流

目前LED驱动大多数是基于电感或电荷泵两种解决方案。其中，电荷泵解决方案利用分离电容器将电源从输入端传送至输出端，整个过程不需使用任何电感，因此体积小，设计简单，选择组件时通常只需根据组件规格从中挑选适当的电容器即可。但是电荷泵解决方案只能提供有限的输出电压范围，绝大多数电荷泵IC的转换比率最多只能达到输入电压的两倍，因此若想利用电荷泵驱动一个以上的白光LED，就必须采用并联驱动的方式，此时必须使用镇流电阻来防止电流分配不平均，因为如果电流的匹配度低于10%，就会在显示屏上会出现某些比较暗的区域，从而影响整个产品的质量。但这些电阻会减少电池的寿命。 此外，电荷泵解决方案效率通常只有60-70%，因此效率偏低也是电荷泵解决方案的一大弊端。

“安森美半导体以NCP5603扩展白光LED驱动器产品系列。该系列基于电荷泵的高效解决方案，针对体积受限的小型手机，在输出电流控制、短路保护、背光和照相机闪光灯的高精度电流匹配方面具有最大的灵活性。同时，该系列产品外壳还采用小巧薄型的DFN封装，从而为工程师提供了一款理想的高效电荷泵解决方案。”安森美半导体电源转换产品部副总裁Andy Williams表示。

该公司针对中功率便携式应用的白光LED驱动器NCP5603采用电荷泵结构及两个外部陶瓷电容提供电源转换，且不需采用用于电源转换的大体积储能电感。其DFN-10封装的尺寸仅为3mm x 3mm x 0.9mm，为驱动照相机、手机和其他便携式消费电子产品中背光或闪光灯应用中的高亮度LED提供了一种理想的选择。

LED驱动器NCP5603采用2.7V到5.5V范围的电池电压为负载提供恒定电压。其1X、1.5X和2X的自动工作模式，最高效率可达90%。尤其适用于驱动低成本、低功率应用中注重延长电池寿命的大电流LED。同时该器件由于可输出高达350mA的脉冲电流，能够驱动高亮度1W功率的LED，因而可以提高照相机闪光灯的性能，以获取更优质的图片。此外，由于NCP5603无需外部电感储存能量，因此还可作为低成本、小型升压DC/DC转换器，为体积至上的手机、MP3播放器或数码相机中偏置音频放大器提供 4.5 V或5 V的恒定电压。NCP5603的典型应用电路如图1所示。

NCP5604A和NCP5604B是另外两款安森美公司专为手机、数码相机、MP3播放器和其他便携式消费类电子设备的背光应用而设计的LED驱动电荷泵解决方案，两IC采用纤薄形QFN封装（WQFN），仅占用0.8 mm²空间，工作输入电压范围为2.7 V至5.5 V，可驱动3个或4个LED，每个LED的电流分别可达25mA，静态电流低于1μA，电流匹配容差仅0.5％，从而可确保LED亮度一致性能良好。二者能效高达90％，并且具有独一无二的短路和过压保护功能。非常适用于空间弥足珍贵的超薄形手机。


图1NCP5603典型应用电路

电感解决方案显著缩小占板空间

电感式解决方案适合于串联驱动电路，这种方案效率高，因此可为绝大多数消费类产品提供更长的电池使用时间。但是整体的解决方案需要一个电感和一个肖特基二极管，这会额外增加系统成本，使得最终的综合成本和并联相比，并不一定有优势。同时，贴片电感的体积较大并有可能产生EMI干扰。安森美电感式解决方案NCP5010采用倒装芯片封装，占用的板面积不到3 mm² ，高度只有0.6mm，其典型应用电路如图2所示，该节省空间的器件它小巧的尺寸使其成为最薄的便携式产品的理想之选。

图2 NCP5010典型应用电路

该IC集成了整流功能，可提供高达22 V电压，单电阻设定LED电流,输出功率高达500mW,完全可满足通常LCD背光应用的2至5个串联白光LED供电要求。NCP5010输入电压范围为2.7 V至5.5 V，在30mA和4.2V输入时的效率高达84%，关机电流1μA，具备真正的切断、短路和过压保护功能，并提供欠压切断。此外，由于其积分脉冲宽度调制（PWM）升压转换器的频率为1MHz，并集成了肖特基整流器，能以小电感器和电容器优化板设计，因此为便携式设备制造商进一步节省了板上空间。

“在便携式应用显示器中LED的驱动通常采用电感解决方案或电荷泵解决方案，但我们的客户都有非常明确的偏好。电感解决方案通常采用升压型架构串联LED，电荷泵解决方案则是并联LED，因而无需电感器。为满足所有便携式产品客户的需求和偏好，我们拓展了LED驱动器产品系列，以上两种解决方案，在提供了重要的电路保护和增值功能的同时，也节省宝贵的板上空间。”安森美半导体低压产品业务总监Marie Capron表示。