完善的设计led驱动电路避免组件与系统损害

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1、完善的设计完善的设计 LEDLED 驱动电路驱动电路 避免组件与系统损害避免组件与系统损害高亮度 LED 再跨入成为液晶面板背光光源之后，高亮度 LED 的话题性热度，瞬间被市场 提升，高亮度 LED 也从传统担任显示的角色转变成为光源提供者，来取代传统的冷阴极管。一般而言，绝大多数的中小尺寸面板，都是利用 310 颗的白光 LED，采用串连的方式来 作为背光光源，甚至于手机或 PDA 的键盘背光也多是利用 LED 作为辅助照明之用，再加 上欧盟对于无汞化的要求，因此对于更新一代的 LED 的驱动芯片和技术，也就相当地被市 场所期待。由 于传统的冷阴极管是利用交流驱动，所以在整个的驱动线路较为

2、复杂，并且需要 INVERTER(反向器)，将产品机构中所使用的直流电，转换成高压交流电来 驱动，所以， 在低耗电、电路简单化、演色要求下，在中小面板的部分，采用白光 LED 来作为背光源已 经相当普及了，并且白光 LED 除了有体积小、高亮度的优点外，驱动电路也较冷阴极管简 单。在多色 LED 电路驱 动设计部分，大部分都是利用场序交互点灯的驱动方式，藉此得 以形成所谓的“FieldSequence”。好处是，可以让多色 LED 与液晶面板的 Sub- Pixel、彩色 滤光片来达到同步，达到更广的色彩表现范围，不过就整体结构的部分，需要搭配多色 LED 重新设计，因为包括，导光板、色转换电

3、路等等，传统的部分组件都需要重新开发， 虽然原件的材料上没有太大不同，但是结构上却需要配合 LED 的点光源特性重新设计。依需求发展出多元化的驱动方式依需求发展出多元化的驱动方式对于驱动白光 LED 来说，电路本身需要供给白光 LED 固定的电压或固定的电流，而当可 携式产品开始运作后，就会产生电压下降的现象，因而需要升压组件来进行升压、稳压。 大部分的电路设计多采用电容来维持稳压，这是考虑到避免升压零件工作时，对于射频带 来一些影响，所以，就整体的电路来说，稳压设计是相当重要的设计，来提供白光 LED 驱 动所需要稳定电压电流，而就对于白光 LED 驱动的部分，在本身的电路设计上，也发展出

4、多元化的驱动方式，保护相关组件以及提供所需的亮度。因为 LED 的特性是利用电流来驱动的特性，所以 LED 的亮度表现与顺向电流有等比的依 存关系，所以对于 LED 亮度的调整就必须有效的控制顺向电流变化，目前可以利用调整电 流检测电阻，以及整流电阻来达到控制顺向电流。采用整流电阻的目的是确保顺向电流都能够流向 LED 芯片，不过这样的做法会因为顺向电 压的改变，影响顺向电流的强弱，会造成顺向电压的改变有很多因素，例如温度等等，这 些都会使得 LED 亮度受到影响，产生功耗的浪费以及缩短电池的寿命。然而采用整电流检测电阻来确保顺向电流变化的做法，相较之下是比较好的，因为使用电 流检测电阻可以确

5、保流向 LED 的顺向电流，也因此可以消除顺向电压变化所带来的影响， 如果期望改变 LED 顺向电流的话，只需调整电流检测电阻即可，不需要对整个输入电源进 行改变。另一个好处是，如果驱动多个 LED 时，只需要将多个 LED 进行串联，因为电流 检测电阻的作用关系，因此也可以确保流入每个 LED 的电流都是固定 的，但是这样的做法对于并联的 LED，并不适当，因为必须在每个并联的 LED 中安置一个电流检测电阻， 当然缺点就是成本会因此而增加，并且效率也会大打折 扣，当然也会影响电池的使用寿命。所以事实上，设计完善的 LED 驱动电路，不仅仅是确保 LED 的亮度能够维持，更重要的 是能够保护

6、电池的使用寿命，来增加可携式产品在无来电源情况下的使用时间。另外还有 一点是相当重要的，因为一般都是利用输出功率除以输入功率，来判定电源效率，但是对 于 LED 驱动而言，在期望获得亮度的情况下来定义输入功率，所以并不能采用输出功率除 以输入功率的方式，而是必须将 LED 功率除以输入功率，所得到的结果才是正确的效率测 量。利用传统模拟与利用传统模拟与 PWM 方式进行调光方式进行调光大多数的可携式产品，对于面板的背光都设计有调光功能，也就是说，在有无交流供电、 待机模式等等的情况下，都会对背光的亮度进行调整，来减少耗电，延长电池的使用时间， 目前有 PWM 或者模拟(电压调整法)等两种的方式

7、来对白光 LED 进行电流的控制与驱动， 达到点灭控制、多段式亮度等等。模拟 的电压调整方法，就是单纯的改变输入电流，也就是说，所改变的输入电流比例也就 直接地影响白光 LED 的明暗，这样的方式如果对于电流量的操控不够精准的 话，些许的 电压变化会造成输入电流产生变动，而使得白光 LED 难以达到所预期的亮度，但是如果要 能够精确的让白光 LED 产生期望亮度的话，那么就需要相当 复杂的电路设计，此外因为 过大的电流，这会使得设计困难度与成本都大幅度的增加，此外还会对白光 LED 的波长产 生影响，出现 LED 颜色偏移，一般而言使 用，模拟电压调整方式的情况不大多见，所以 目前大多是利用

8、PWM 的方式来进行调光。PWM 是利用改变白光 LED 的 DutyCycle，改 变周期百分比、频 率来进行控制亮度，因此利用 PWM 调光可以达到相当精细的调整，不 过，采用 PWM 方式的话，必须将工作频率提高到 100Hz，因为如果低于 100Hz 的 话，就 会被眼睛察觉出 PWM 的脉冲现象，因此电源启动与响应时间是关键的条件。降压式驱动与升压式驱动各有优缺降压式驱动与升压式驱动各有优缺利用 PWM 调光的方式，有两种类型，包括升压式和降压式，一般而言较多人使用升压式 的驱动设计，这也意味着可以利用低于 3V 的电源来驱动白光 LED，达到减少由电池所占 据的体积，完成轻薄的产品

9、设计。采 用升压驱动方式的好处是，如果 FET 毁损不会导致 LED 也被烧毁、输入电流的滤波比 较简单、可以简化 LED 电流的侦测、简化 PWM 调光控制负担，根据业者 的评估，升压 电路的效率可以高达 90左右。但是也是有缺点，升压式的驱动设计，由于本身并不具有 固定电流功能，如果当电压超过限值时，有可能会对 LED 或者电路中其它组件造成损毁。目前，升压电路可以利用 2 种模式来完成：连续导通模式，以及不连续导通模式。这 2 种 模式都是利用电感电 流的波形来决定。连续导通模式是用在，输入电流大于 1 安培时，输 出电压与输入电压比值小于或等于 6，如果需要更大的输出电压与输入电压比就

10、必须采用不连续 导通模式，不过不连续导通模式产生较大的电流，有可能造成电感的毁损，也会让 均方根电流增加，因此两者相较之下，不连续导通模式的效率较低。而至于降压式的驱动设计，也有工程设计师偏爱使用，降压驱动的优点是，结构比较简单， 并且成本也不至于太高，不过部分设计不佳的降压驱动芯片解决方案，当面对驱动电压较 高时，会产生较大的功耗，使得电池的使用寿命减少，并且会产生高热的情况。所以，目 前有业者开始开发具有固定电流功能的降压白光 LED 驱动芯 片，避免因为驱动电路出现 问题时，过高的电流造成 LED 损毁。过压保护延长电池的使用寿命过压保护延长电池的使用寿命就如前述，对于白光 LED 驱动

11、而言，最佳的状况是电源电路能 够提供稳定的电压以及电 流，来驱动白光 LED，但是在电路的运作过程中，难免都会出现突波现象，如果负载电阻 增大，相对的电源的输出电压也必须随之增加， 所以对于利用固定电流驱动的白光 LED，就必须设计出过压的保护措施，在出现过大负载时，也都能维持固定的电流提供 LED 驱动。目前提供过压保护这一方 面，可以利用稳压二极管与 LED 进行并联，这样可 以将电压维持在稳压二极管最大承受范围之内，当出现电压高于稳压二极管击穿点的过压 的现象时，可以让电压 流到电流检测电阻，藉此保护白光 LED 组件，所以利用稳压二极 管和白光 LED 组件并联的方式可以确保流入白光

12、LED 的电压电流值都在固定的状态。此 外也有 设计者利用监控的方式来维持电源的稳定，透过监控机制的管理，当出现电源过压 的情况时，立即关闭电源，来保护白光 LED 组件，并且可以延长电池的使用寿 命。断电机制经常被工程师所遗忘断电机制经常被工程师所遗忘断电机制也是 LED 驱动电路设计中，需要考虑的机制之一，不过却会被工程师遗忘，而产 生缩短产品使用寿命的情况。因为在电压转换器断电期间，还是会出现负载经由电感以及二极管连接着输入电压，这是 由于输入电压与 LED 处于连接的状态下，即使是电源不再供应，但是还是会产生些许的电 流，如此处在经常都是如此状况下的话，那么漏电流就会对电池带来影响，使

13、得电池的使 用寿命大幅缩短。因此负载断开的设计，对于整体的电路来说，还是有存在的必要性。另外，如果没有负载断开机制的话，还会对 PWM 调光的部分带来影响，因为当电源不提 供电流时，输出电容还是会和 白光 LED 连接着，所以，电力仍旧会慢慢地流向白光 LED，当电源被打开，PWM 调光机制重新运作的时候，电容在每个 PWM 循环开始时，都 会产生放电的现象，并且将输出电容充电，因此当每个 PWM 循环开始时，就会出现突波 脉冲，如果此时过压保护机制设计不佳的话，那么就会直接对白光 LED 造成程度不一的伤 害。此外，突波脉冲更会使得整个的系统效能下滑。所以，在电源电路中加入断电机制时， LED 就会与电源隔绝，当电源不再提供电力时，就不会出现漏电流的现 象，并且 PWM 进行重新运作时，因为电容都是充满电力的情况，也不至于突波脉冲。完善的设计驱动电路来保护电路完善的设计驱动电路来保护电路目前，全球各大解决方案业者，都积极开发结构更加完整、背光效率 更高的白光 LED 驱动电路，提供工程设计师更简化的设计，以及更完善的电路保护，对于白光 LED 驱动来说， 无论是采用那种驱动方式，最重要的还是能够完善 的设计驱动电路，来保护电路中的各项 组件，以避免不必要的突波或增加无谓的功耗，且可提高可携式产品以及电池的使用寿命 与时间。