高精确度4通道外置电流平衡升压式LED背光驱动方案

我是MT

作者: 刘百丰、李茂仕

对于讲究节能减碳的这个时代而言，发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)已经是广为使用的一种光源，因为其具有相当优良的发光效率以及精巧的组件体积，且LED的电光转换效率相当的好，高于日光灯、冷阴极管(CCFL)或是灯泡等，所以当前之趋势为以LED来取代上述这些发光源。举例来说，现代的液晶屏幕(LCD panel)，大都以LED来取代以往的CCFL来当作背光，LED几乎已经取代CCFL，成液晶面板(LCD panel)的背光光源。

通嘉推出背光驱动IC——LD7890主要为升压拓扑架构，可驱动4 Channel LED light bar, 10V MOSFET DRV输出电压，高转换效率，外置4 Channel电流平衡驱动，恒电流LED。9V ~ 28V的宽输入电压范围，能配合各种电源以驱动LED产生均匀亮度，外置4 Channel的电流平衡驱动，应用时不受限于LED light bar之驱动电流或电压，仅需选用对应之外置组件即可。

2013-12-23 11:20:54 上传
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LD7890内建创新专利技术的机制，可以满足如下系统商的规格

(1)对于系统要求的IC Thermal问题，使IC Package温度能低于客户的规范。

(2)可弹性应用于4 Channel LED light bar含以下之驱动，对于4 Channel LED light bar以上之应用亦提供并联之功能。

(3)LED Short Protection Threshold可调，具弹性仅需使用电阻不受控制器制程限制。

(4)单CH Fault侦测，可作单CH LED Open/Short保护，其它CH维持动作，使用具弹性。

LD7890 Feature

●Input Voltage range：9V to 28V

●DRV HV-Gate 10V

●4 Channel LED Controller

●External and Internal PWM dimming control

●LED Adjust Short Protection and LED Open Protection

●Cycle-by-Cycle Current Limit

●Over-Temperature Protection

●Fault STATUS output

●SOP24

Block Diagram

2013-12-23 11:20:55 上传
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LD7890背光保护机制

LD7890聚焦在较大尺寸的LED TV，可提供LED短路与开路的保护机制，以及LED误动作讯号侦测的输出保护讯号，使系统能判断LED light bar的使用状况。

以LED当作LCD面板的背光光源时，因为LCD面板的面积相当的大，所以需要非常多颗的LED，而这些LED往往连接成数串，每串LED由一个可控制的电流源来驱动。譬如说，流经每串LED电流都控制成一样，使每颗LED的发光亮度相同。只要把每颗LED所发出的光线给予适当的传导，LCD面板就得以获得大致均匀的背光亮度。在所有LED当中，不论是哪一颗LED短路或是开路，都会影响到LCD面板的亮度均匀度。因此，LD7890具备一个良好的LED串驱动电路，和适当的保护侦测电路，侦测LED是否短路或是开路，进行相对应的防护措施。

简易设定LED短路保护功能

LED因接线间连结接触不良或是LED质量不良，LED串发生短路；当LED短路发生时，多余电压会跨在LED Driver的外部稳流NMOS上；PD=ILEDx VLED-Short。当LED Short颗数过多时，LED Driver及NMOS会有高温的现象发生。LD7890优点在仅需使用外部电阻即可设定，在LED串发生短路时，如满足VD–ISP×RSP > VLEDSP的条件下，STATUS Pin将会Pull low和将短路LED串关闭。如发生LED串头尾短路状况，仅需考虑短路时的能量，以选择适合电阻瓦数，计算方式参考区块说明。

LED Short Protection

2013-12-23 11:20:55 上传
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简易设定LED开路保护功能

LED因本身质量不良或LED串连接系统间连接不良发生开路现象时，VD电压会接近0V，此时Boost升压转换器会因无侦测到回授信号进而将输出电压Vout提高，如未有LED开路保护将异常回路从升压转换器回授控制中隔离，则多余电压会跨于正常工作之LED Driver的外部稳流NMOS上；PD=ILED× VD。将会造成组件过热的问题发生。

LD7890任一LED串发生开路时，Boost升压转换器因无侦测到回授信号进而将输出电压Vout提高，直到OVP Pin到达2.5V，IC侦测VSENSE Pin如低于0.2V，表示此LED串有异常状况，LED Driver将会关闭故障的LED串并将STATUS Pin Pull Low。

LED Open Protection

2013-12-23 11:20:55 上传
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VOUT短路保护功能说明

在LED串驱动电路刚刚接上电源时，很可能因为驱动电源还没有备妥，而导致LED串驱动电路认定LED串都无法驱动，因而误判LED串开路或短路之事件。这也是应该预防的。LD7890提供VOUT短路保护，当VSCP< SCPSET时LD7890会将LED Driver与PWM Controller关闭避免整个系统发生无法挽回的损害。

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简易使用多颗Chip并联应用

LED Backlight在不同的应用或设计上LED串的串数需求没有固定，依据Panel模块厂的规格是有许多种的组合，而LD7890 在使用上具有弹性，在使用上可并连串数的大于4串或更多，应用LD7890 PARL Pin可连接多颗LD7890 IC，PARL Pin具有并联多颗LD7890 IC时选择最佳回授电位，供给升压拓朴正确的回授电位，PARL Pin具有当LED串发生短路与开路时正确的保护机制而不会发生误动作。

结论

LED取代CCFL当其背光源应用于笔记本电脑、桌上型显示器、电视等10吋以上大尺寸面板，其LED背光源模块之Backlight Driver IC ( Power Topology + LED Current Balance) 保护功能整合就显得格外的重要，综观上文之叙述，针对拓朴之输入、输出与LED Backlight提供一完整且全面的保护，且其为一将Boost架构与Current Balance 高度整合之LED解决方案，针对各串LED电流提供高精度之电流平衡度(<3%)，高LED电流之驱动能力，对于3D的应用亦提供瞬间高电流之LED驱动能力。就其全面的失效保护功能又兼顾高LED驱动电流能力与电流平衡的高精度之考量下，LD7890实为一优异之LED Backlight驱动的解决方案。