应用新LED驱动技术减低LCD电视用电量

昂的成本成了这种设计的缺点。为了节省所需的物料成本，设计人员可以减少LED的通道数量，改为使用长串联设计把多个LED放在一起。但是，这就会影响系统的局部调光功能，而这却是另一个重要的节能技术所在。因此，反复权衡，这种拓扑结构不见特别有吸引力。

　　图3 每个LED串行电路都包含独立DC-DC转换器的设计非常昂贵

　　采用单DC-DC转换器的多串行电路

　　为了减少物料清单的成本，一种更彻底的方法是采用单DC-DC转换器的多串行电路拓扑（见图4）。该方法的缺点是SMPS电压必须调节到略高于包含最高正向电压的串联LED电压，换言之，工作电压将会高于包含最低正向电压的串联LED额定电压。这意味着ILED 源电流必须耗散灯串这些多余的电量，结果产生了必须从电路板中去除的热量，也导致了功率效率的降低。

　　图4 采用单个DC-DC转换器服务多个LED串行电路，使SMPS电压未被充分利用

　　多串行电路混合架构

　　该架构提供效率和物料成本之间的最佳平衡。它结合了上文提到的多串行电路和多DC-DC转换器两者的架构元素。这种混合架构（如图5）利用多个DC-DC转换器为多个LED串行电路组合提供电压。

　　图5 混合架构使物料成本及效率达致更佳平衡

　　该方案能提供最好的整体能源效率，因为它汇聚了直光式系统的局部调光优势与出色的DC-DC输出电压稳压效能。与高效率的多串联多DC-DC转换器架构相比，也大大节省了物料成本。

　　调节电流以满足LED的特性要求

　　LED的制造流程会导致不同的LED在亮度和色温上出现广泛的变化。因此，为方便用户，白光LED制造商会根据不同的颜色、亮度和正向电压对产品进行分组，将表现近似的产品归为一类。不过，制造商对亮度和色温的规格说明仅在特定的标准操作条件下才有效。这表示LED电流必须设定为数据表中所列的额定电流，方能产生指定的标准亮度和色彩。

　　基于同一理由，调光和亮度控制也只能透过数字PWM控制信号，启动（额定电流）或关断（零电流）任意单个LED的电流来执行。在模拟调光中，LED会在特定额定电流以外操作，产生无法接受的色温改变以及LED之间不良的亮度匹配（如图6）。

　　图6 相同类别的LED在额定电流下可保证亮度一致（这个例子中电流为20mA）

　　电流源特性

　　随着LED需要完美调节的恒流电源，LED驱动器的首要作用是在启动开关时将电流设置为额定值，而当关闭开关时则确保电流为0A。因此，对准确调节电流轻足轻重的反馈回路电流便需要极其精确的电流源（见图7）。

　　虽然电流源的设计有许多种，但电视背光的精准要求（电流调节精度误差小于0.5%） 迫使系统采用精确的运算放大器来设定ILED电流，毋须理会ILED电压。但在背光驱动器应用中，即使是在电流源的电压变得非常低的时候仍要维持电流调节的准确性，使该任务变得难以实现。

　　然而，奥地利微电子公司特别设计的4代超精准电流源LED驱动器系列，包括AS369x、AS381x、AS382x和AS385x，却可以满足这种应用的严苛要求。这些器件还包含偏移补偿运算放大器。电流源驱动器需要最低的漏极电压（VDS（sat）），以确保饱和区域内电流源晶体管的准确性和正常操作。饱和区域的输出电流主要受闸极源电压控制。

　　若要使电流源的运作达到更高效率，VSET和VDS的压降处于低水平是非常重要的。配备运算放大器的LED驱动器包括了内置偏移补偿功能，这能将VSET维持在125至250mV的低水平。系统同时为高于VDS（sat）的VDS提供150mV的额外电压差，将使电流源可达到共约400mV的压降。由8个LED构成的串行电路（Vf = 8 x 3.2 = 25.6V），其ISINK的电流耗损约为1.5%。如果奥地利微电子的背光LED驱动器没有包含偏移补偿功能，VSET值将会更高，引起电流源更高的能源耗损。

　　图7 不同的电流源设计：精确的电流源必须使用高精度且含偏移补偿功能的运算放大器

　　反馈调节优化功率

　　如上文所述，从LED驱动器到SMPS的反馈回路使漏电压处于所需的最低值。输出电流源既可用简单且明确的电流输出驱动器和外部电容器（见图8中左图）来部署，也可以使用数字控制电路设定启动/释放次数，并借助数字—模拟转换器（IDAC） 来控制电流输出（见图8中右图）。

　　图8 建立到SMPS反馈回路的两种方法

　　这两种方法都具有较高的效率，可以配合各种含电压反馈的SMPS运作，并可以透过用反馈线路把多个驱动器连接至同一个SMPS，以符合混合架构系统的要求。

然而，第二种数字实施方法拥有独特的优势。除了不用输出电容器，数字电路还让设计人员自由定义反馈系统的启动和衰减次数。选用含衰减潜伏期及衰减