Варианты реализации светодиодной подсветки.

Варианты реализации светодиодной подсветки.

Схемы светодиодной подсветки LCD-дисплеев уже давно являются одним из самых распространенных применений светодиодов. Драйверы для устройств с автономным питанием имеют, как правило, высокий КПД (более 90%). Они являются регулируемыми импульсными повышающими или повышающе-понижающими DC/DC-преобразователями.

В DC/DC-преобразователях обычно применяется стабилизация выходного тока (то есть тока светодиодов), что обеспечивает стабильную яркость свечения светодиодов (гораздо реже для этих целей используется стабилизация напряжения на светодиодах).

В качестве повышающе-понижающих DC/DC-преобразователей в драйверах также применяют также индуктивные преобразователи SEPIC-архитектуры (Single-ended primary-inductor converter — одновыводной первичный преобразователь на индуктивности), которые обеспечивают несколько больший выходной ток и КПД. Повышающие преобразователи нашли свое основное применение в устройствах с низковольтными источниками питания (они имеют высокий КПД и большой выходной ток при остальных средних показателях).

Микросхема МР1529 - это один из мощных драйверов на DC-DC преобразователях от фирмы MPS. Микросхема МР1529 может управлять тремя цепями последовательно включенных белых сверхъярких светодиодов (напряжение питания микросхемы МР1529 составляет 2,7...5,5В, а выходное напряжение - 25В). Она имеет защиту от превышения выходного напряжения с порогом срабатывания 28 В, а также защиту от понижения входного напряжения с порогом срабатывания 2...2,6В и гистерезисом 210мВ. МР1529 имеет также температурную защиту (160°С) и изготавливается в корпусе QFN16 размером 4x4 мм. Назначение выводов МР1529 приведено в таблице 1, а типовая схема включения - на рис. 1.

Рис. 1.

Входы разрешения EN1 и EN2 (см. рис. 1) используются для включения различных режимов. Если на обоих входах низкий логический уровень L (0,3В), то все 16 светодиодов будут погашены. Если на входе EN2 сохранить низкий уровень, а на EN1 установить высокий уровень Н (1,4В), то светодиоды вспышки (LED3) останутся выключенными, а 12 светодиодов подсветки (цепочки LED1 и LED2) будут светиться максимально ярко. Максимальная яркость и ток светодиодов подсветки задаются сопротивлением резистора RS1 (подключен к выв. 9). Если же при этом на вход EN1 подать управляющий ШИМ-сигнал частотой 1 ...50 кГц, то в зависимости от скважности этого сигнала будет меняться яркость свечения светодиодов подсветки. Если на входе разрешения EN2 установить низкий логический уровень, дополнительно включится цепь из четырех светодиодов (LED3) в режиме освещения (preview). При этом ток светодиодов LED3 будет определяться сопротивлением резистора RS2 (выв. 10). Если на вход EN1 подать низкий уровень, а на EN2 высокий, то светодиоды подсветки LED1 и LED2 погаснут, а светодиоды LED3 засветятся максимально ярко (режим вспышки). В этом режиме ток светодиодов LED3 задается сопротивлением ре-зистора RS3 (выв. 11).

Таблица 1.

Сопротивление резисторов RS1, RS2 и RS3 (в кОм) рассчитывается по формулам:

где USET - внутреннее опорное напряжение 1,216В, Iled_bl - ток (в мА) одной из цепей светодиодов задней подсветки LED1 или LED2, ILED_pv - ток (в мА) светодиодов LED3 в режиме освещения, ILED_fl - ток (в мА) светодиодов LED3 в режиме вспышки.

Информация о режимах работы микросхемы МР1529 в зависимости от логических уровней на входах разрешения EN1 и EN2 сведена в таблицу 2.

Таблица 2.

* L — низкий уровень, Н — высокий уровень

Конденсаторы С1 и С2 - это накопительные конденсаторы фильтров на входе и выходе схемы соответственно, СЗ - накопительный конденсатор фильтра управляющего напряжения на входе каскада ШИМ (этот ШИМ обеспечивает стабилизацию выходного напряжения), С4 - конденсатор схемы «мягкого» запуска (ШИМ таймера).

Еще одна микросхема МР1521 при напряжении питания 2,7В позволяет подключать к ней до 9-ти, а при напряжении питания 5 В - до 15-ти сверхъярких светодиодов. Максимальное напряжение питания ИМС равно 25В. МР1521 выпускается в корпусах MSOP10 (МР1521ЕК) и QFN16 (MP1521EQ). Назначение выводов этой микросхемы приведено в таблице 3, а схема включения для питания 9-ти светодиодов - на рис. 2. Резисторы R1, R2 и R3 (рис. 2) - датчики тока светодиодов.

При аналоговом «димминге» на вход EN подают напряжение в пределах 0,3...1,2В, а при ШИМ «диммминге» - ШИМ-сигнал частотой 100...400 Гц с низким уровнем не более 0,18В и высоким не более 1,2В.

Таблица 3.

Рис. 2.

Повышающий преобразователь и преобразователь типа SEPIC. Типичным представителем этой группы является микросхема МР1517. Ее рекомендуют использовать не только как повышающий DC/DC-преобразователь, но и как преобразователь типа SEPIC. Напряжение питания этой микросхемы лежит в пределах 2,6...25 В. Она изготавливается в корпусе QFN16 размером 4x4 мм. Назначение выводов микро-схемы МР1517 приведено в таблице 4, а типовая схема включения - на рис. 3.

Таблица 4.

Рис. 3.

Эта схема отличается от предыдущих только тем, что для стабилизации тока светодиодов используется датчик тока одной последовательной цепи светодиодов из трех.