手机背光驱动的原理与应用ppt课件.ppt
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1、“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。手机背光驱动的原理与应用“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 显示屏按其显示原理大致可分为CRT(显像管)、LCD(液晶)及OLED三类,从市场应用看,手机中使用的显示屏主流是LCD,OLED只在翻盖机的小屏中占有少量份额,而CRT在手机中没有用到。 LCD本身不会发光,要想让其显示所要数据和图像,就必
2、需使用白光背光源,手机中的白光背光源一般由数个侧发光白色LED灯组成,LED灯的个数由屏的大小尺寸决定,一般由26个不等。本文就以该LED灯的驱动为对象,介绍手机中背光驱动的原理与应用。 背光驱动“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 下图是手机LCD模组的大概架构,背光LED即在反光膜之上,导光板之下。 背光驱动反射自灯管所入射的光,提高光的利用率支撑导光板和所有膜材,防止变形贴歪 接受光源,引导光的散射方向 将反射光源均匀扩散,遮盖网点,防止正面出现散射点 提高光
3、的利用率 “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1、LED的参数的参数 LED的主要参数是Vf/If,其他的是颜色、亮度、波长、发光角度、效率、功耗等。 Vf:前降电压,LED发光时自身正负极两端的压降。 If:前降电流,一定发光强度下通过LED的电流,发光强度和If成正比,相同的If下灯的发光强度相同。 手机LCD背光用白光LED正常发光时的If为20mA,Vf一般为3.03.4V 。 LED 在导通时,其电流的变化率远大于前向导通电压的变化率,所以LED厂家在测试
4、其光学特性及分类时,大多基于一致的额定电流值(比如5mA 或者20mA),再给出前向导通电压的变化范围,因而要获得预期的亮度要求,并保证各个LED 亮度、色度的一致性, 需要相同的驱动电流。 背光驱动“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 2、白光、白光LED驱动电路的基本要求驱动电路的基本要求 1)满足背光的亮度要求; 2)整个显示屏亮度均匀(不允许有某一部分较亮、另一 部分较暗的情况); 3)亮度可以方便地调节 ; 4)驱动电路占PCB空间要小; 5)工作效率高;
5、 6)综合成本低; 7)对系统其他模块干扰小 。背光驱动“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 以上条件应用场合不同,侧重点也不同,有的方案中可能会把背光驱动电路的成本放在第一位,而有的方案中则可能会把背光驱动电路的性能放在第一位。 背光驱动“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3、白光驱动方式、白光驱动方式 白光LED驱动方式主要有两种:一
6、种是采用电感升压式DC/DC升压变换的原理来驱动,所有的LED串联接在一起,一般也叫做串联型驱动方式;另一种是采用升压式电荷泵驱动电路,所产生的电压一般在5V/4.5V或者是根据LED的正向导通电压而自适应确定的一个电压,所有的LED并联在一起,一般也叫做并联型驱动方式。 背光驱动“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 串联型驱动电路串联型驱动电路 串联型驱动电路是出现比较早的驱动电路,早期手机的LED背光大都采用此种方式 ,顾名思义,串联式驱动电路中各白光LED采用
7、串联的方式连接在一起,因此,经过各个灯的电流都是一样的,从而保证了每颗灯的亮度一样,发光亮度均匀是该方式的最大优点。由于各灯采用串联连接方式,而每颗灯Vf电压为3.03.4V,所以该方式的驱动电路就需要采用DC/DC升压电路把电压升到所需电压,从而会使该电路产生EMI辐射,可能影响到手机的射频指标。 背光驱动“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 以S18-A上用的华润矽威的PT4101为例,典型的串联型背光驱动电路如下图所示:背光驱动“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)
8、、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 该IC的FB管脚为反馈输入端,R1为反馈电阻,LED的最大电流由该反馈电阻控制,IC内部FB管脚上的参考电压为104mV,反馈电阻的阻值可通过下式算得: R1=104mV/Iled 若Iled=20mA,则R1=104mV/20mA= 5.2ohm,可选5.1ohm 的1%精度的电阻。 实际应用中EN脚接PWM信号,通过调节PWM信号的占空比来调节实际流过LED的电流,使LED从不亮到满亮度之间逐级可变。我们公司一般设五级,分别为20%、40%、60%、80%
9、、100%。背光驱动“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 OV管脚为过压输入端,当LED电路出现断路,即IC输出开路时,FB端的反馈电压恒定为0V,此时IC就会将占空比调整到最大,促使输出端电压越来越高,直到IC烧坏。OV脚连接到输出端,当监测到输出电压超过20V时,该IC就会关断 ,直到电源重新上电,从而起到输出开路保护的作用。 有的IC没有OV脚,此种情况需在输出端加一个齐纳二极管,利用它的击穿来保护内部的开关管,如下图:背光驱动“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)
10、、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 并联型驱动电路并联型驱动电路 虽然串联型电路具有电流匹配度高和效率高的优点,但是其整体的方案中需要一个功率电感和和一个大的肖特基二极管,这些使得其综合成本和并联型驱动电路相比没有太大优势 。同时所需贴片电感尺寸比较大,而且处理不好的话容易产生EMI问题,所以当前手机上用的背光驱动电路以并联型电路为主。 早期的并联式驱动电路只是解决了LED所需要的电压问题,它把电池电压统一通过电荷泵的方式升压到5V或者4.5V的这样一个固定的电压,然后每一个LED通过串联一定的
11、电阻阻值来控制LED的电流。 下面先简要说明电荷泵的升压原理。 背光驱动“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。电荷泵升压原理电荷泵升压原理 电荷泵即通常我们看到的charge pump,是DC/DC的一种,属于电容式DC/DC,它的原理和电感式DC/DC不同,电感式DC/DC是利用电感来实现升压,而电荷泵则是利用电容来实现升压,前者的EMI问题比后者严重很多,电荷泵可以升压,也可以降压,还可以输出反压。手机背光中用到的一般都是升压,其升压模式有1X、1.5X、2X等。
12、1X模式即输出电压和输入电压相同,1.5X模式即输出电压是输入电压的1.5倍,2X模式即输出电压是输入电压的2倍,下面以2X模式为例说明电荷泵的升压原理。 背光驱动“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。CINCFLYCOUTS1S4S3S2VINVOUT+-+-I充电CINCFLYCOUTS1S4S3S2VINVOUT+-+-I放电背光驱动电荷泵基本原理框图VOUT=2*VIN取样电阻误差放大器内部开关“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台
13、、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 电荷泵的工作状态可为两部分:充电和放电 1)、充电状态时,开关S1和S4闭合,S2和S3断开,Vin对 Cf充电,Cout对负载供电; 2)、放电状态时,开关S2和S3闭合,S1和S4断开,Vin和 Cf串联后对负载供电,同时给Cout充电。输出电压 Vout=Vin+Vcf 充放电的频率取决于开关的开关频率,开关的开关频率由其前级的控制电路决定。频率越高,则对Cf和Cout的容值要求越小。取样电阻取出Vout送入误差放大器和Vref进行比较,比较后的信号经放大后控制Cf的充电时间及充电电压,
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