现在,液晶显示器(LCD)被广泛用于仪表盘、车载计算机、广播、导航系统以及娱乐系统。与上述例子不同的是:背光照明需要将光散射到尽量大的面积,而不是产生聚焦光束。
传统上,由于CCFL背光效率高、温度低并可提供较高的光照功率,LCD屏主要采用CCFL作为背光源。虽然CCFL控制器在汽车电子以外的领域应用非常成功(例如LCD TV或计算机监视器),但汽车环境下的设计具有特殊的挑战和需求。
由于基本的CCFL电路中包含有外部晶体管、变压器和灯管,CCFL架构存在EMI辐射源。图3给出了利用DS3881CCFL控制器构建的CCFL灯管电源电路,该设计优化于汽车应用环境。DS3881利用扩展频谱和频率偏移技术大大降低了EMI辐射,并把噪声频谱搬移到系统不敏感的频段,从而克服了EMI辐射这一难题。
汽车电子的另一特殊要求是低温工作,DS3881具有一个特别的灯管电流过驱动模式,当温度很低时,该模式可以迅速加热灯管,从而实现快速启动。该器件还具有多种故障检测,可以监测灯管故障、灯管开路、过流、启动失效以及过压故障。
由于DS3881具有极高的集成度,只需极少的外部元件,大大降低了物料(BOM)成本并有助于简化设计。多个DS3881控制器可以级联使用,支持多灯管的大显示屏设计。所有的性能和功能均可通过引脚或串口设置,并且可以将设置存储到内部非易失存储器中。
对于小尺寸显示屏,可以选择LED阵列用于CCFL背光。多串LED面临独特的设计挑战,特别是需要在整个区域提供均匀的亮度和色彩。图4给出了一个特殊的基于LED的LCD背光电路。
MAX16807/MAX16808可以工作在buck、boost或SEPIC模式,具体取决于输入电压范围以及每个输出通道的LED数量。增加一个外部电阻和一个齐纳二极管可以进行抛负载测试。虽然各个通道的电流都由一个电阻设置,但每串通道的电流可以独立调整。在不增加任何外围元件的情况下,该架构可以保证每通道之间的电流匹配度优于3%。对于不同批次,每通道可以分别调节匹配度,也可以通过使能引脚统一调节各个通道。采用50Hz至30kHz的调节频率,可以实现5000:1的调光范围。为了在黑暗中以及阳光直射的情况下均可见显示器内容,汽车电子所要求的调光比较高。当亮度调节信号的开关频率范围为20kHz至1MHz时,可以避开干扰其它设备(如收音机)的频段。MAX16808集成了LED开路检测功能,这些控制器也可级联起来构成的大型LED阵列驱动电路。
外部照明
外部照明系统对安全性提出了新的要求,需要更大的照明功率。外部照明,如尾灯、指示灯或紧急事件报警灯(以及雾灯)必须确保在任何情况下有效工作,以避免严重的安全隐患。
尾灯必须有较远的穿透距离,但照射区域不能过大。用于内部照明的LED以及电流指标也适用于外部照明应用。也就是说,上述用于照明驱动的MAX16800/MAX16807/MAX16808驱动电路也可用于此类应用。由于尾灯中的LED数量多于内部照明,必须采用多个驱动芯片。多芯片驱动架构也提供了必要的冗余设计,即使在某些电路故障时仍能确保工作,同样的冗余设计也适用于指示灯及其它信号灯。
需要较高照明功率的场合,如泛光灯或雾灯,必须使用超高亮度LED (HB LED)。HB LED需要较高的驱动电流,前面讨论的产品无法提供低成本设计,需要过多的驱动芯片产生所需的电流。最好采用能驱动大电流功率管的控制器,大电流功率管可以为HB LED提供高达30A的电流,MAX16818可以满足这种设计要求(图5)。
MAX16818可以构成buck、boost以及SEPIC架构,高达1.5MHz的工作频率允许使用小尺寸外部元件。外部照明应用通常需要迅速开启或瞬间切换亮度,为达这一目的,MAX16818是首款采用Maxim专利技术的LED驱动器,利用专有技术能够使LED的瞬态电流响应达20A/µs。需要更高电流输出或冗余设计时,MAX16818含有一个180°延迟时钟输出,可以用来控制第二个LED驱动器。