一种新型的LED升压驱动器架构解析

LCD面板中的LED背光灯是笔记本和平板电脑应用中最大的耗电量。随着屏幕分辨率和亮度级别的增加，LED背光灯消耗的输入功率也随之增加。市场上现有的常规LED驱动器正在达到峰值性能，并且在效率没有进一步提高的情况下达到顶峰。
        因此，需要一种新型的LED升压驱动器架构来实现显着的效率性能突破，以实现用于下一代笔记本和平板电脑设计的低功耗LCD面板。本文讨论了一种新的LED升压架构，并概述了其与传统LED升压驱动器相比的优势。
        传统的LED升压架构
        当今的常规LED升压驱动器使用单级异步升压DC-DC架构。之所以使用这种DC-DC架构，是因为LED灯串需要高输出电压。由于具有高输出电压，因此在LED升压驱动器中集成用于同步转换器的高压，大尺寸P沟道MOSFET的经济意义不大。
        此外，异步转换器中肖特基二极管中的正向压降仅影响效率0.5％至1％。由于这两个原因，异步升压架构是当今LED升压驱动器的首选方法。传统LED升压驱动器的简化电路如图1所示。

       

        图1简化的电路图显示了传统的LED升压架构。资料来源：pSemi
        常规的LED升压架构是易于使用的电路，但有几个缺点。由于转换比的增加，效率随着输出电压（VOUT）的增加而降低。这迫使许多应用使用较少的串联LED来降低输出电压，但同时也增加了并联LED串的数量。更多的并行LED串需要更宽的边框以容纳更多的布线。由于LED电流吸收器的调节电压（VREG）损失更大，因此这种传统架构还会降低系统效率。对于0.4V的典型VREG和24V的VOUT，VREG造成1.67％的系统效率损耗（VREG损耗= VREG/ VOUT* 100％）。图2显示了两个不同的VOUT电平对效率的影响。

       

        图2注意，在5W输出功率水平下，随着VOUT从26V增加到34V，效率下降了约2％。资料来源：pSemi
        在常规架构中，必须使用更大的电感器以保持高效率。这种架构占用了更多的电路板空间并增加了成本，使得低调设计更具挑战性。
        如果VOUT短接到GND，则异步架构会在VIN和GND之间建立一条路径，从而增加了发生灾难性故障的可能性。预防性解决方案包括放置输入断开FET（例如图1中的Q1）或在VIN路径中放置保险丝。该解决方案需要额外的电路板空间，并增加了材料成本和系统效率损失。
        两级LED升压架构
        本文介绍的独特的LED升压使用两级DC-DC架构。第一级是基于电感的同步升压DC-DC转换器。第二阶段是专有的基于电容的电荷泵电路。该电荷泵电路提供从升压输出（VX）到LED VOUT的固定2x或3x转换，效率高达99％。不管输入或输出电压如何，该专有电荷泵电路均可提供高达99％的转换效率。它还具有降低EMI，降低输出纹波和无听得见的噪声的优势。
        这些优势是通过专有的软充电，相位交错的架构来实现的，该架构的工作就像在100％的占空比中一样。同样，电容器是一种比电感器更有效的能量存储元件-效率大约高60到70倍。该第二级电荷泵从升压DC-DC转换器上卸载了大部分工作负载，提高了升压DC-DC效率，并实现了总体更高的系统效率。VOUT调节由升压级控制。图3显示了这种独特的LED升压架构的简化电路图。

       

        图3此简化电路图显示了独特的LED升压架构。资料来源：pSemi
        这种独特的体系结构具有多个优点。与传统的LED升压架构相比，使用高效的电荷泵电路可提供更高的效率。更高的效率会减小升压电路的输出电压范围，当VOUT增加时，对效率的影响较小。而且，与传统的LED升压相比，输入电压（VIN）上的效率更加一致，从而使运行时间随着电池的耗尽而变得更加一致。图4显示了随着VOUT增加而产生的效率。

       

<p style="text-indent:2em;">        图4请注意，在5W输出功率水平下，随着VOUT从26V增加到34V，效率下降了

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顶起  很好的帖

这个不错，谢谢共享

不错！顶LZ

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