低压便携设备LED驱动电路设计攻略

　　本文着重介绍半导体采用不同拓扑结构、用于低压便携设备背光或指示器应用的各种白光或RGB LED驱动器，并专门介绍了用于要求大电流能力的便携设备闪光应用的驱动器，以及集成了多种功能的照明管理集成电路和针对扣式电池优化了的 LED驱动器，方便工程师结合具体应用选择适合的产品。

　　白光LED广泛用于小型液晶显示器（LCD）面板及键盘背光以及指示器应用。高亮度LED则用于手机和数码相机的闪光光源。这些应用需要优化的驱动器解决方案，能够延长电池使用时间、减小印制电路板（PCB）面积及高度。在这些应用领域，常见的LED驱动器方案涉及线性、电感型或电荷泵型不同拓扑结构，各有其特点。例如，电感型方案总能效最佳;电荷泵方案由于使用低高度陶瓷电容，占用的电路板面积和高度极小; 线性方案非常适合色彩指示器以及简单的背光应用。所有这三种类型拓扑结构的LED驱动器方案（参见图1），满足用户不同的应用需求。

　　图1：低压便携设备应用的不同LED驱动器拓扑结构示例

　　在电荷泵型方案方面，半导体提供支持不同调光类型的产品，如单模、双模、三模或四模电荷泵方案等，如CAT3200、 NCP5602、NCP5612、NCP5623、CAT3606、CAT3616、CAT3626、CAT3603、CAT3604、CAT3614、 NCP5603等。以NCP5623为例，这是一款采用 2.0 mm&TImes;2.0 mm&TImes;0.55 mm LLGA-12无铅封装的高能效LED驱动器，带有I2C接口，内置渐进调光功能，特别设计用于驱动手机等便携产品中的RGB LED装饰光和增强型LCD背光。NCP5623实现94%峰值能效和低于1微安的待机电流，将便携设备电池工作时间延至最长。对典型应用而言，该器件除了具备极小型IC封装的优势之外，兼具仅需4个无源元件就能工作的特点。该器件还具备短路和过压保护功能，在LED失效时保护系统。

　　在电感升压型方案方面，安森美半导体提供采用PWM调光方式的不同产品，如输出电流在20 mA到50 mA之间的CAT32、CAT37、CAT4137、CAT4139、CAT4237、CAT4238和NCP5005、NCP5010，以及提供更大输出电流的CAT4240（250 mA）、NCP5050（600 mA）和NCP1422（800 mA）等。这些电感升压型驱动器适合在低压便携设备背光和闪光应用中驱动白光LED。

　　在线性背光驱动器方案方面，安森美半导体提供2到4个通道的多款单模LED驱动器，如CAT4002A、CAT4002B、 CAT4003B、CAT4004A和CAT4004B等。这些背光驱动器提供32级调光控制，提供25 mA的固定或可调节输出电流和低于1 μA的极低关闭电流，而且没有开关电源噪声问题。这些单模LED驱动器通常作为系统级方式的一部分，用于设计集成低电压LED和简单LED驱动器的背光电路。这些驱动器电路简单，帮助延长电池使用时间、降低成本（如节省外部电容）及降低噪声，为入门级便携产品及低成本手机市场提供一种简单的方案。

　　图2：CAT4002B应用电路图。

　　专门用于相机闪光的LED驱动器方案

　　值得一提的是，在相机闪光应用中，除了可以使用NCP5005和CAT4134这样的电感升压型驱动器，还可以使用NCP5680和 CAT3224这样的电荷泵型驱动器，从而支持高百万像素相机闪光，以及替代氙气闪光，配合纤薄设计。其中，NCP5680和CAT3224均是基于超级电容的LED驱动器，分别可提供10 A和4 A的大闪光电流。

　　实际上，如今的500万像素或更高分辨率的相机为了在弱光下拍得高分辨率的照片，需要高亮度的闪光。当今的白光LED能够提供这个等级的光能，但需要比相机电池能提供的能量高出近400%。以安森美半导体的NCP5680为例，这器件配合电池管理一颗超级电容来驱动LED闪光至充分亮度，提供达10 A的大峰值电流。NCP5680中的集成驱动器还管理超级电容，处理其它峰值功率功能，如变焦、自动对焦、音频、视频、无线传输、GPS数据读取及射频 （RF）放大，延长电池使用时间而不放弃纤薄型设计。NCP5680集成了超级电容充电、浪涌电流管理和LED电流控制所需的全部电路，节省设计人员的开发时间、电路板空间及元器件成本。

　　图3：业界首款单芯片4 A超级电容LED驱动器CAT3224应用电路图。

　　CAT3224则是业界首款4 A单芯片超级电容LED驱动器（见图3），集成了双模1x/2x电荷泵，提供三项关键功能：精密的超级电容充电控制、电流放电至LED闪光的管理，以及为 LED手电筒模式提供恒流。这三种模式的工作电流能以3颗外部电阻作简易编程，能吸收达4 A的LED闪光脉冲电流。超级电容技术的高峰值电流优势，结合CAT3224简单的并行逻辑接口，使这器件成为采用LED替代氙气灯的应用的极佳选择。

　　其它新颖LED驱动/控制器

在低压便携设备应用方