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LED背光照明在汽车显示器照明中占据主导地位
[发布时间]:2016年3月21日 [来源]:21ic [点击率]:3530
【导读】: 有一些关键应用使得用作薄膜晶体管 (TFT) 液晶显示器 (LCD) 背光照明的 LED 出现了爆炸性增长,这类应用包括高清 (HD) 电视机、便携式平板电脑、汽车信息娱乐显示器和大量手持式通信设...

  汽车 LED 照明设计要求
  为了确保最佳性能和较长的工作寿命,LED 需要一个有效的驱动电路。这类驱动器 IC 必须能够靠条件相当苛刻的汽车电源总线运行,而且还必须具备很高的性价比和很高的空间利用效率。为了保持较长的工作寿命,还必须保证不超过 LED 的电流和温度限制。
  汽车行业的主要挑战之一是,应对严酷的汽车电源总线电气环境。主要挑战是应对称为“抛载”和“冷车发动”的瞬态情况。抛载指的是,电池电缆断接而交流发电机仍然在给电池充电的情况。这种情况可能在电池电缆连接不牢固同时汽车正在运行时出现,或者在电池电缆断裂同时汽车正在运行时出现。这种电池电缆的突然断接可能产生高达 40V 的瞬态电压尖峰,因为交流发电机试图给并未连接电池满充电。交流发电机上的浪涌抑制器通常将总线电压箝位到约 36V,并吸收大部分电流浪涌,然而交流发电机下游的 DC/DC 转换器必须承受这些 36V 至 40V 的瞬态电压尖峰。人们期望发生这类瞬态事件时,这些转换器能够不被损坏并能够调节输出电压。现在有各种不同的保护电路,通常采用浪涌抑制器,因为浪涌抑制器可以在外部实现。不过,浪涌抑制器增大了成本、重量和占用的空间。
  当汽车发动机处于很冷或冰冻温度中一段时间后,会发生冷车发动情况。这时发动机油变得极度粘稠,需要发动机启动器提供更大的扭矩,而这会从电池吸取更大的电流。这种大电流负载在点火瞬间可能将电池 / 主总线电压拉低至 4.0V,之后一般回复至标称的 12V。
  解决这些困境的一种新的解决方案是凌力尔特公司的 LT3599,该器件能够承受这两种情况而不被损坏,而且能够提供一个稳定的固定输出电压。其输入电压范围为 3V 至 30V,瞬态保护至 40V,因此该器件非常适合汽车环境。甚至当 VIN 高于 VOUT 时 (这种情况可能在 36V 瞬态时发生),LT3599 仍会提供稳定的所需输出电压。
  大多数 LCD 背光照明应用都需要 10W 至 15W LED 功率,LT3599 的设计满足这种应用需求。该器件可以将汽车总线电压 (标称 12V) 提高至 44V,以驱动多达 4 个并联的 LED 串 (每串包含 10 个 100mA 串联 LED)。图 2 显示了 LT3599 驱动 4 个并联 LED 串的原理图,每串由 10 个 80mA LED 组成,总共提供 12W 功率。

  LT3599 采用自适应反馈环路设计,该设计方案调节输出电压,使其略高于 LED 串的最高电压。这最大限度减小了镇流电路损失的功率以优化效率。图 3 说明了 LT3599 的效率,其效率可高达 90%。这很重要,因为这样就不需要任何散热器了,从而可实现占板面积非常紧凑的扁平解决方案。对于驱动 LED 阵列而言,同样重要的是提供准确的电流匹配,以确保整个显示面板上的背光照明亮度保持一致。LT3599 在 -40?C 至 125?C 温度范围内确保 LED 电流变化低于 2%。

 

  LT3599 采用固定频率、恒定电流升压型转换器拓扑。其内部的 44V、2A 开关能够驱动 4 个 LED 串 (每串包括多达 10 个 100mA 串联 LED)。其开关频率在 200kHz 至 2.5MHz 范围内是可编程和可同步的,从而使该器件能够保持开关频率位于 AM 收音机频段以外,同时最大限度减小外部组件尺寸。该器件的设计还使其能够驱动 1 至 4 个 LED 串。如果使用较少的 LED 串,那么每串还能有更大的 LED 电流。每个 LED 串可以使用相同数量的 LED,也可以使用不同数量的 LED,以非对称形式运行。
  LT3599 可用 True Color PWM 调光方法对 LED 调光,或通过控制引脚用模拟调光方法对 LED 调光。True Color PWM 提供高达 3,000:1 的调光比,汽车应用常常需要这么高的调光比。通过以满电流对 LED 进行 PWM 调光,可以消除 LED 光的任何颜色偏移,而且由于频率非常高,所以人眼察觉不到。模拟调光提供了一种非常简便的方法,通过改变 CNTRL 引脚电压的值,可实现高达 20:1 的调光比。这种调光方法的效果取决于 LCD 面板所处环境光线的变化。最后,LT3599 集成了保护功能,包括开路和短路保护以及报警引脚。

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