Схемы светодиодной подсветки LCD-дисплеев.

Схемы светодиодной подсветки LCD-дисплеев.

 Схемы светодиодной подсветки LCD-дисплеев являются одним из самых распространенных применений светодиодов. Драйверы для устройств с автономным питанием имеют, как правило, высокий КПД (более 90%). Они являются регулируемыми им­пульсными повышающими или повышающе-понижающими DC/DC-преобразователями (реже можно встретить так называемые емкостные драйверы со схемой вольтодобавки и индуктивные драйверы - достоинствами этих драйверов являются их простота и низкая себестоимость).

В DC/DC-преобразователях обычно приме­няется стабилизация выходного тока (то есть тока светодиодов), что обеспечивает стабильную яркость свечения светодиодов (гораздо реже для этих целей используется стабилизация напряжения на светодиодах).

В качестве повышающе-понижающих DC/DC-преобразователей в драйверах также применяют также индуктивные преобразователи SEPIC-архитектуры (Single-ended primary-inductor converter — одновыводной первичный преобразователь на индуктивности), которые обеспечивают несколько больший выходной ток и КПД, чем у преобразователей со схемой вольтодобавки. Повышающие преобразователи нашли свое основное применение в устройствах с низковольтными источниками питания (они имеют высокий КПД и большой выходной ток при остальных средних показателях). Рассмотрим особенности схемотехники драйверов основных трех типов на микросхемах фирмы Monolithic Power Systems (особенности драйверов на DC/DC-преобразователях сведены в табл. 1).

Таблица 1.

Драйверы со схемой вольтодобавки

Рассмотрим в качестве типового представителя этого типа, микросхему МР1519 (рис. 1)., которая представляет собой драйвер для питания четырех белых светодиодов со схемой вольтодобавки (с питанием от источника 2,5...5,5 В). Компания MPS выпускает еще две микросхемы близких к МР1519 по схемотехнике и цоколевке - MP1519L (рассчитана на работу с тремя белыми светодиодами) и MP3011 (работает с двумя белыми светодиодами).

Микросхема МР1519 имеет миниатюрный 16-выводной корпус QFN16 (размером 3x3 мм). Назначение выводов этой микросхемы см. в табл. 2. Микросхемf МР1519 содержит в себе: датчик напряжения батареи, контроллер управления, генератор тока, источник опорного напряжения запретной зоны, четыре источника тока (стабилизатора) светодиодов и схему вольтодобавки. Последовательно с каждым светодиодом внутри микросхемы включен стабилизатор тока (источник тока), причем генератор тока управляет режимом всех четырех источников тока. Контроллер управления обеспечивает автоматический выбор режима вольтодобавки, «мягкий» старт и т.п.

Схема вольтодобавки преобразует напряжение питания в импульсы частотой 1,3 МГц, которые выпрямляются и заряжают накопительные конденсаторы С1 и С2. При использовании схемы вольтодобавки для питания светодиодов напряжение батареи суммируется с напряжениями на этих конденсаторах. Для правильной работы схемы вольтодобавки конденсаторы С1 и С2 должны иметь одинаковую емкость. Одной из особенностей микросхемы МР1519 является автоматическое переключение кратности вольтодобавки: 1х, 1,5х и 2х. Это обеспечивает оптимально-эффективную стабилизацию токов и яркость светодиодов при изменении напряжения источника питания (или батареи). При работе микросхема непрерывно контролирует ток светодиодов и напряжение батареи. Для предотвращения перегрузки батареи, в МР1519 используется режим «мягкого» запуска и «мягкое» переключение режимов вольтодобавки. Ток светодиодов задается резистором R1, сопротивление которого можно рассчитать по формуле:

При наличии напряжения питания 2,5...5,5В  на выв. 5 и 13 микросхемы, включение драйвера обеспечивается по­дачей высокого уровня напряжения на вход разреше­ния EN (выв. 12) микросхемы. При включении контроллер микросхемы МР1519 анализирует величи­ну напряжения питания, ток светодиодов и включает тот или иной режим кратности вольтодобавки. Драй­вер выключается (гашение светодиодов) низким уровнем на выв. 12 с задержкой 30 мкс.

Рис. 1.

Таблица 2.

По входу EN может осуществляться как аналоговый, так и ШИМ «димминг» светодиодов. Именно для ШИМ «димминга» необходима задержка выключения микро­схемы. Для этого на вход разрешения EN подается внешний управляющий ШИМ сигнал частотой 50 Гц...50 кГц. Когда импульс управляющего сигнала заканчивается, ток светодиодов и их яркость плавно уменьшаются до нуля в течение 30мкс. Чем больше скважность импульсов управления, тем меньше средняя яркость свечения светодиодов (при частоте сигнала управления более 50 кГц яркость регулируется неэффективно, а при частоте ниже 50 Гц становится заметным моргание светодиодов).

Для аналогового «димминга» на выв. 11 микросхемы МР1519 подается постоянное напряжение регулировки через делитель напряжения R2-R1 (рис. 2). Изменением этого напряжения от 0 до 3 В на входе делителя R2-R1 можно изменять ток светодиодов (0 - 15 мА).

Рис. 2.