移动电话、PDA应用中LED照明驱动电路的设计

式设备启动或关机时以创造剧场式的照明效果，在启动时，背光电流会以预先设定的时间间隔以步进方式逐步放大到20mA，同样在关机时采用相反的动作逐步降低，通过微处理器的帮助，可将具备不同频率的PWM信号送到LED驱动电路的使能端来实现这样的效果，以特定时间间隔将LED电流用多重步进的方式加大或降低，但这个方法的缺点是耗费实时处理器资源，在NCP5602与NCP5612这类的LED驱动芯片产品上就具有此功能，参考图1。

图1：典型的两颗LED式电荷泵驱动器应用。(a) 采用I²C控制接口的LED驱动电路；(b) 采用单线式S-Wire控制接口的LED驱动电路。

　　这些驱动芯片需要两个箝位电容，分别位于输出与输入端以及一个用来控制最高输出电流的电阻(R1)，渐进式亮度变化控制指令则由处理器通过I²C或I/O口送到驱动芯片，指令本身应该包含起始与最终电流值以及亮度变化的时间间隔。

　　如果应用在RGB LED上时，这样的功能就能够用来产生情境式的照明效果，每个RGB LED都有32级亮度，像NCP5623这类的LED驱动芯片就可达到惊人的32,768种色彩变化，由于如此精细的亮度级差及内嵌有对数算法，色彩的变化呈线性化且相当柔顺，RGB LED驱动电路包含用来调整3颗LED输出电流的独立控制PWM电流源，以便产生所需的色彩输出。

图2：具备I²C控制接口的典型RGB LED驱动芯片应用。

　　由于每个电流输出的时序与电流大小都可以独立控制调整，因此我们就能够使用白光或带有色彩的LED，并利用不同的发光模式来实现丰富多彩的装饰或指示，部分具备音频输入的电路还能够让彩色LED与内部嵌入的MP3或和弦铃声的不同频带相同步。

ICON模式

　　您是否曾在黑暗中从移动电话上看时间，这时明亮背光与黑暗环境的强烈对比对眼睛来说相当不舒服，如果您在观赏电影过程中觉得无聊来看时间，还可能会干扰隔壁的观众，这也就是为什么采用"ICON"模式，即在待机模式下以微小的电流在外部LCD面板上显示时间或用户定义的图片。不过如果这必须通过PWM亮度控制来实现，那么处理器就得在整个待机模式下产生一个连续的低频PWM信号，在NCP5602中，这个功能采用硬件方式实现，并且通过表1中的数字命令来加以启动。

表1：NCP5602的I²C内部寄存器位安排。

　　由处理器送到驱动芯片的数据字节中的B5代表的是ICON模式的状态，当B5为LOW时，表示使用的是正常的背光模式，每个LED的电流可以在0mA～30mA之间调整，当B5为HIGH时，那么就会启动ICON模式，并且只会将450μA的电流送到所连接的两颗LED中的一个上，在这个器件中ICON模式的电流值为固定值，但在类似NCP5612的产品上，这个电流则可以通过单线式通讯协议来加以控制，图3显示了通过I²C通讯协议中SCL与SDA连接线的ICON控制程序。

图3：ICON模式控制时的简单SCL与SDA连接线上的数据顺序。

线性稳压器/电流源解决方案

　　在使用具备约3.3V较低正向电压的丛集式LED时，可选择线性稳压器提供驱动电流，线性稳压器与开关转换器比较，优势在于较低成本及较低电磁干扰，因线性稳压器只需在驱动芯片的外围加入几颗电阻，且无需使用开关器件，但这类解决方案的缺点是降低了电池电压工作范围，图4显示使用NUD4301低压降线性稳压器做为两颗LED驱动电路的情况，依标准0.2V压降及3.3V的LED正向电压考虑，稳压器将在电池电压低于3.5V时离开稳压模式进入饱和模式，这将造成稳压器输出电流大幅下滑且LED亮度变暗。但若最低电池电压在可接受范围，则线性稳压器还是小型LCD面板最具成本效益的背光解决方案。

图4：采用线性稳压器NUD4301做为推动小型LCD面板背光的两颗LED驱动电路。

移动电话上的临时照明应用

　　移动电话所提供的LED照明功能普遍被认为是相当精妙的设计，由许多手电筒现在都由数颗低功率LED组成，并通过相对较低的20mA到60mA电流驱动的趋势可看出。这类照明可做为便携式手电筒，但它微弱的照明强度对支持黑暗环境下的拍照动作却显不足，事实上必须要有一个或更多高功率LED才能支持1米或更远的物体拍摄照明，阻碍工程师采用高功率LED的主要原因还是成本问题，但在台湾地区与韩国制造商逐渐提高功率LED的产能后，预料单价将会开始下降。

高功率闪光灯用LED

在照明与闪光模式下通常使用不同的电流与驱动时间，例如在照明模式下可以使用200mA的连续电流，而在闪光模式下则采用400mA到1A的脉冲电流，闪光脉冲的时间长短依相机模块的特性而定，通常闪光脉冲的宽度介于20ms到200ms之间，闪光驱动电路能支持闪光LED大约1A的驱动电流，提供LED高达4.9W的输出，为让LED的结温维持在最高可容的范围，必须用良好的温度管理策