手机背光驱动芯片设计
手机背光驱动的原理与应用
电荷泵的效率越高，2X模式下效率如下：
当VIN=3.1V，VOUT=5V时，理论效率可以达到83.3%；
当VIN=4.2V,VOUT=5V时，理论效率最高就只有59.5%。
电荷泵内部开关工作在高速开关状态，所以电荷泵也存在
EMI问题，可以在升压电容处测到其开关波形，但电荷泵的
Cf充电，Cout对负载供电；
2)、放电状态时，开关S2和S3闭合，S1和S4断开，Vin和
Cf串联后对负载供电，同时给Cout充电。输出电压
Vout=Vin+Vcf
充放电的频率取决于开关的开关频率，开关的开关频率由
其前级的控制电路决定。频率越高，则对Cf和Cout的容值要
求越小。取样电阻取出Vout送入误差放大器和Vref进行比
背光等级调节错乱的问题。
较，比较后的信号经放大后控制Cf的充电时间及充电电压，
以达到稳定输出电压的目的。
.
背光驱动
1.5X模式原理框图如下：
ENABLE
CONTROL /
OSCILLATOR
VIN
S1
CFLY1
CINLeabharlann S2VOUTS3COUT
CFLY2
S4
.
背光驱动
电荷泵的效率：
2X模式时， =Vout/2*Vin
1.5X模式时， =Vout/1.5*Vin
升压电容，属恒流源型背光驱动IC，每颗灯电流为20mA时，
恒流源的压降为40mV。
.
此处压降为40mV
背光驱动
下图是圣邦微电子的SGM3127的应用原理图，该IC也属于
恒流源型背光驱动，其电路更加精简，IC只有6个引脚，EN
聊一聊手机上LCD的背光驱动芯片
聊一聊手机上LCD的背光驱动芯片
LCD是手机上非常重要的部件之一，LCD显示的效果，直接影响着用户的直观感受。
而LCD背光驱动芯片，也是具有影响的其中一个因素。
性能好的LCD背光驱动芯片，可以使LCD显示清晰，亮度均匀，没有闪烁等问题，并且高效率的驱动芯片增加手机的待机时间，所以选择一款合适的，性能优异的LCD背光驱动芯片是非常重要的。
根据LCD屏幕内的LED连接方式，来决定要选择的背光驱动芯片。
目前常用的背光驱动芯片有几种：boost DC/DC （inductor）型，charge pump（capacitor）型，Linear 型的。
下表是这几种类型的比较：
Inductor boost DC/DC 利用电感和电容元件的能量储存特性，将Vbat 电压升压来驱动LED，实现能量从Vbat到负载LED的转换。
Inductor boost DC/DC 主要用来驱动背光LED是串联的LCD屏。
LED串联连接的方式优点是每一个LED的工作电流都是一样，所以发光基本一致，亮度均匀。
在大尺寸屏幕中优势明显，应用的较多。
但是，用Inductor boost DC/DC 由于电感的存在和内部switch的开关动作，会产生干扰和噪音，可能会对其他部分。
手机背光驱动电路分析
背光亮度最亮 EN端波形
背光IC：SN3506A 二极管：RB520S
二极管正端波形
背光IC：RT8514GJ6 二极管：RS520S 二极管正端波形
背光IC：RT8514GJ6 二极管：IS400A 二极管正端波形
• 综合以上分析，采用背光IC：RT8514GJ6 + 二极管：RB520S 的电压波形要更稳定 一些，应该对射频的干扰最小。
背光IC：RT8514GJ6 二极管：RB520S 二极管负端波形
背光IC：SN3506A 二极管：RB520S
二极管负端波形
背光IC：SN3506A 二极管：IS400A
二极管负端波形
• 以上八图为EN端占空比为29.4%时换不同 器件测试的波形。从波形来看:其中三个图 正端波形都有一些纹波，只有背光IC： RT8514GJ6 + 二极管：RS520S 这组合 波形较好，最稳定。
背光IC：SN3506A 二极管：IS400A
二极管负端波形
• 以上八图为EN端占空比为68.2%时测试的 各种波形。从波形来看
背光IC：RT8514GJ6 + 极管：IS400A 峰 峰值最小，但是有一个明显的纹波。从负 端来看，也是后面两个采用RT8514GJ6的 较为平整。故而确定背光IC：RT8514GJ6 + 二极管：RB520S 更为稳定。
下图为背光驱动电路图
• 此部分电路通过PWM控制屏的亮度；而FB 端接电阻接地可以控制LED的最大电流，因 为Vfb是给定的，一般为0.3V，通过设定反 馈电阻的大小就可以控制LED上最大电流。
X805光驱动IC资料
符号 VDD Istb IDD+ICOIL Fel Vpp Tstg Top
测试条件
VDD=3.7V VDD=3.7V Build-in,VDD=3.7V VDD=3.7V
最小值 Typ. 1.5 3.0 0.3 10 18 800 40 150 -40 -25
最大值 5 1 30
200 120 80
1.57 0.10 1.47 0.51 0.20 4.98 4.00 --6.20 1.02 0.10 6X
Dimensions in Inches
Min
NomMaxFra bibliotek0.055 0.000 0.055 0.013 0.004 0.189 0.150 --0.228 0.016 --0X
--------0.006 ----0.050 ---------
0.062 0.004 0.058 0.020 0.008 0.196 0.157 --0.244 0.040 0.004 6X
单位 V uA mA Hz V ℃ ℃
咨询：13332932664 QQ:540196816
X805背光片驱动IC(S0P8封装)应用 (2012.09.03)第3-2页
应用电路图
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X805背光片驱动IC(S0P8封装)应用 (2012.09.03)第3-2页
应用范围
X805背光片驱动IC广泛应用于各种仪表，电子产品的LCD液晶显示之EL冷光源背光片。 以及礼品，标牌，电子产品按键，面板等发光指示
脚位
脚位 1 2 3
4 5 6 7 8
正电源
控制端口
负电源 功能脚位 功能脚位
描述
苹果6手机显示及背光灯电路组成
苹果6手机显示及背光灯电路组成该电路主要组成元件有：显示屏、显示接口J2019、显示触摸IC U1501、触摸控制管U2403、触摸屏接口IC U2401、触摸处理IC U2402、主电源IC 1202、升压电感L1503、背光灯升压IC U1502、主CPU U0201(A8)等，其电路方框结构如下图所示。
显示及背光灯电路相关英文注解：PP_LCM_BL_CAT2_CONN:亮度调节信号；PPIV8_LCM_CONN:1.8V供电电压；PP_LCM_BL_ANODE_CONN: LCD背景灯供电(17V)；PP_LCM_BL_CAT1_CONN:亮度调节信号；LCD_TO_AP_PI-FA_CONN：LCD到CPU的增强信号；PMU_TO．PHOTON—ALIVE_CONN:电源提供的驱动信号；LCM_TO_AP_HI-FA_BSYNC_CONNLCD到CPU和触摸IC的同步信号；AP TO_LCM_RESET_CONN_L：CPU到LCD的复位信号；LCM_TO_CHESTNUT_PWR_EN ~CONN:LCD到电源IC的开关启动信号；AP_T0_IIC2_SCL_CONN：CPU的IIC2串行时钟控制总线；AP_BI_IIC2_SDA_CONN:CPU的I2C2串行数据控制总线；SAGE_TO_TOUCH_VCPL_REF_CONN:屏幕接口送到触摸IC的VCPL电压；SAGE_TO_TOUCH_CPH_REF_CONN:屏幕接口送到触摸IC的VCPH电压：PP5V7_LCM_AVDDH_CONN：显示触摸电源IC送来的5.7V供电：PN5V7_ICM_AVDDN_CONN：显示触摸电源IC送来的-5.7V供电：TOUCH_TO_SAGE_VCM_IN_CONN：触摸IC送来的VCM电压：。
中小尺寸LCD驱动IC的背光省电技术-LABC／CABC-2019年精选文档
中小尺寸ＬＣＤ驱动ＩＣ的背光省电技术－ＬＡＢＣ／ＣＡＢＣ1 简介耗电的大小对携带型的电子产品，如行动电话、数字相机、PDA、MP4/MP3、手持游戏机等而言是非常重要的指标，表示了消费者可以无拘束地使用产品多久。
而这些产品有一个共通点，他们都由显示屏幕来做人与机器之间的桥梁。
为了表示足够的信息、提供高质量的色彩以及支持多媒体的应用，这个屏幕的分辨率必须要足够，颜色要多，显示的区域也是越大越好，这些要求同时也代表着功率消耗的不断增加。
TFT-LCD作为此类产品的标准显示器常常成为了功率消耗的主要组件。
图1 表示了一个有着高分辨率TFT-LCD的手机嵌入式系统的功能方块，其中高分辨率、高显示颜色、大尺寸的LCD，需要大的背光系统、大的TFT-LCD 面板、高运算速度的驱动IC，这些都造成了高的功率消耗。
图2 则是假设以一般QVGA分辨率的显示器手机在正常操作下各个组件功率消耗的比较。
可以看到显示系统因为背光的关系(通常为4个LED)，耗电量是非常惊人的，占整支手机的功耗40%以上。
说明了显示屏耗电量的多寡对于手持式产品的使用时间有着决定性的影响。
身为专业的LCD 驱动 IC提供厂商，矽创持续的经由研发新的电路设计或采用高集成的制程去降低驱动IC的功耗，如表1可以看到不管是MSTN、CSTN还是A-TFT产品，在省电这一块，矽创已经竭尽所能的将驱动IC的功耗减少了80%以上。
当驱动IC大幅度降低功率消耗的同时，也代表着高耗电的背光系统所占的功耗比重越来越大。
与最新的QVGA驱动IC相比，同尺寸的背光将多了20倍以上的功耗，也主宰了产品的使用时间。
因此我们把研究省电的目标朝向了背光模块，提出了一种背光电流调变技术。
驱动IC会动态且同步的控制背光亮度与补偿显示画面，在维持视觉效果不变的前提下，去降低背光的功耗至70%以下。
相比之下，这项技术的成功研发与应用将可增加相关产品40%以上的使用时间。
2 手机背光省电技术在手机背光的省电技术上，目前已实际应用较可行的有两种，一为环境光侦测对应背光控制和内容对应背光控制技术。
背光驱动电路的选择策略和应用
高分辨率和高刷新率的背光驱动电路需要更复杂的设计和制造工艺 ，增加了研发和制造成本。
低功耗和长寿命的技术挑战
更严格的能源效率标准
随着环保意识的提高和能源资源的日益紧张 ，背光驱动电路需要更严格的能源效率标准 。
更长的产品寿命
消费者对产品的使用寿命要求越来越高，背光驱动 电路需要更严格的能效标准
为了满足环保和可持续发展的要求，背光驱动电路需要更严格的能 效标准，减少能源消耗和碳排放。
感谢您的观看
THANKS
低成本
01
CCFL背光驱动电路的成本相对较低，适合于一些低成本应用。
均匀背光
02
CCFL背光能够提供均匀的背光效果，适用于一些需要大面积背
光的应用。
高亮度
03
CCFL背光能够在较高的亮度下工作，适用于一些户外或高亮度
环境下的应用。
RGB LED背光驱动电路
01
02
03
色彩还原
RGB LED背光能够提供更 为真实的色彩还原，适用 于对色彩要求较高的应用 。
2
需要考虑LED灯珠的亮度、色温可调和寿命等问 题，以满足用户对屏幕显示效果的需求。
3
在设计中，还需要考虑电路板的布局和散热问题 ，以确保笔记本电脑的整体性能和稳定性。
手机和平板电脑的背光驱动电路设计
01
手机和平板电脑通常采用LCD 或OLED屏幕，需要背光驱动 电路提供均匀、稳定的亮度。
02
针对小尺寸、薄型化和轻量化 等特点，背光驱动电路的设计 需要采用高度集成的芯片和简 洁的电路设计。
更复杂的软件编程
由于背光驱动电路需要更多的智能化功能，因此需要更复杂的软件 编程和调试来保证其稳定性和可靠性。
lcd背光驱动电路原理
LCD背光驱动电路的原理是控制背光板的电流，以调节背光板的亮度。
恒流源芯片是实现这一功能的关键元件。
LCD显示驱动通过驱动电路控制液晶分子的排列和背光源的亮度，从而实现像素的控制和图像显示。
在控制电路中，输入信号被转化为相应的驱动信号，通过驱动电路控制液晶的排列方式和背光的亮度，最终将图像显示在LCD屏幕上。
对于背光驱动，其控制原理是将恒流源芯片与背光板LED连接，选取一个恒流源芯片来为背光板提供电压和电流。
恒流源芯片可以通过确定一个反馈电阻来控制输出电流，从而控制流过LED的电流。
这个原理是基于三极管的恒流回路，基极电压大于三极管的导通电压时，B点电压被钳位在A点电压减去三极管的导通压降，那么流过接地电阻的电流就是确定的。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅专业书籍或咨询专业技术人员。
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JustinMao 2008-10-28
7
脉冲数字调光控制波形
30us < tREADY 0.5us< tHI 0.5us< tLO < 500uS
3ms < tSHDN
EN 0
1 2 3 4 5 14
Shutdown 100% 15/1614/1613/1612/16 3/16 ILEDX
2/16
手机用各档LED电流
JustinMao 2008-10-28
10
30 25 20 15 10 5
2.5
手机电池实际工作区域
3 .0
3 .3
3 .5
4.0 4.2
使用电荷泵和BUCK-BOOST 的理想设计工作区
手机实际使用工作区
JustinMao 2008-10-28
11
一般LED驱动电路拓扑介绍
并联结构中又包括共阴和共阳两种方式
JustinMao 2008-10-28
3
电荷泵解决方案：不需使用任何电感，体积很小，设计也简 单，但输出电压不可能高于输入电压的两倍，故用于并联驱 动方式
电感式解决方案：能驱动六个到10个串联的白光LED，电流 一致性好，连接线仅两根，但频率越高效率越低，体积大， 较贵
一、线性调节器（LDO型）：利用工作于线性区的功率三极管或MOS FET作为一 动态可调电阻来控制负载。线性调节器有并联型和串联型 两种并串联联型型
并联型又名分流型， 当输入电压增大或 LED减少时，通过分 流调节器的电流将会 增大，这将会增大限 流电阻上的压降，以 使通过LED的电流保 持恒定
需串联一个电 阻，效率不高， 且在输入电压变 化范围比较宽的 情况下很难做到 恒定的调节
JustinMao 2008-10-28
LED恒流驱 动方式，是 比较理想的 LED驱动方 式，它能避 免LED正向 电压的改变 而引起电流 变动，同时 恒定的电流 使LED的亮 度稳定外围 电路极简单 设计方便
14
三、开关调节器（DC/DC型）：开关电源是目前能量变换中效率最高的， 可以达到90％以上。Buck、Boost和 Buck-Boost等功率变换器都可以 用于LED的驱动，为了满足LED的恒流驱动，采用检测输出电流而不 是检测输出电压进行反馈控制
输入的最小电 压必须大于该 饱和电压与负 载电压之和， 电路才能正确 地工作
JustinMao 2008-10-28
12
线性调节器（LDO型）举例：
外围电路 极简单 设计方便， 缺点是输入 电压范围 不够宽
JustinMao 2008-10-28
13
二、恒流驱动方式：
通过外部电阻设定 LEDs的满度电流
白光LED驱动电路常用的两种架构：LED以串联方式连接的电 感升压转换电路和以并联连接的电荷泵结构
电荷泵：通过开关阵列、振荡器、逻辑电路、比较控制器实现 电压提升，它是采用电容来存储能量
开关式DC-DC变换器：包括开关器件、误差放大器、反馈电路、 振荡器、保护器及各种逻辑电路，用于驱动白光LED主要是升 压（BOOST）变换器
PWM (脉宽调制)调光技术，利用人眼的视觉暂停（80Hz） 原理，以一定的频率和占空比来周期性的控制白光LED的 导通电流在零电流到额定工作电流之间来回切换，也就是 利用宽、窄不同的数字式脉冲，反复开关白光LED驱动器 来改变输出电流，从而调节白光LED的亮度，这种调光方 式就不会产生色移。在应用时，为了确保人眼看不到LED 周期亮灭的情况，PWM信号频率通常会超过100Hz
JustinMao 2008-10-28
5
PWM调光波形与对应的LED电流
示
高电平宽度
意 图
= % 占空比
Duty Cycle
TPWM（ON） 周期 TPWM
实 测 波 形
JustinMao 2008-10-28
6
数字Pulse调光技术：将时序信号存储在内部的寄存器 中，使数据寄存器输出一连串的控制信号，如果需要 改变白光LED的亮度，则重新通过EN／SET对ROM进 行修改即可。相比PWM控制，不需要一直给EN／SET 连续的PWM信号来控制白光LED的亮度，这个特性大 大减轻了微处理器的负担，也减少了噪声。
白光LED驱动的电荷泵主要有两种类型：电压模式和电流模 式。电压模式可能造成每个LED亮度不匹配的缺点，电流模 式每路单独输出恒定电流，亮度可以较好地匹配，且不需要 外围平衡电阻，大大节省了空间。
JustinMao 2008-10-28
4
目前调光技术主要有两种：PWM调光、Pulse数字调光。
另外根据IC设计的不同，有的同时还有其它的保护措施 。如过流/短路保护，过热/温保护，等等这些比较容易 理解。
JustinMao 2008-10-28
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较为重要的几个公式
效率 ：
通道电流匹配度：
电流设定精准度：
LED （VF=3.4V)
IF工作电流
键盘背光 5-10mA
LCD背光 相机闪光灯 15-20mA 100-500mA
LED背光应用
（户外大屏点阵驱动不在本文讲述范围）
JustinMao 2008-10-28
1
JustinMao 2008-10-28
2
相关概念：
Led-Light Emitting Diode，白光LED，其实是利用一种作为其管 芯的蓝光ＬＥＤ所发出的短波长紫蓝光，激发涂布于光学透镜 内壁的荧光材料，进而产生波谱较宽的白色复合光。白光LED 在工作电流一般为20mA时，正向导通电压一般在3.1~3.5V左右。
BOOST BUCK
变 换 器
变 换 器
不需要输出滤波电 容，降低了成本。但 是，Buck变换器是降 压变换器，不适用于 输入电压低或者多个 LED串联场合
实现在低输入电压 下对LED的驱动。 优点是这样的驱动 IC输出可以并联使 用，有效的提高单 颗LED功率
JustinMao 2008-10-28
15 0 1 100% 15/16
1/16
Shutdown
触发脉冲个数的多少对 应不同的LED电流值， 从而调节亮度
JustinMao 2008-10-28
8
关于保护电路
过压保护电路：由于白光LED可能性开路或假焊等情形 的存在，驱动器为了提供恒定电流，都会增加它的输出 电压，此时若无保护电路，输出电压很快就会升高，对 IC或输出电容造成损害。