介紹ROHM開發的最新LED背光燈用驅動器技術
BD81A34EFV-M為了實現高調光率,利用ROHM獨有的技術提高了電流驅動器輸出LED的響應性能。根據外部PWM輸入占空比對LED電流進行開關控制。此時,在PWM信號低電平時關斷電流驅動器電路,在高電平時導通電流驅動器電路,根據ON/OFF區間的時間比調整LED電流。輸入PWM與輸出電流完全同步并時序一致是理想的結果,只要能實現這一點,即可實現高亮度。而實際上,從輸入PWM信號到電流輸出會產生電路延遲,由于該延遲,使得無法生成該時間寬度以內的脈沖。
電流驅動器電路中搭載了電流控制用放大器,但按以往的PWM調光方式,在電流驅動器電路OFF→ON時點,作為該內部放大器的啟動時間會產生數μs 指令的電路延遲。隨著市場對調光率的要求越來越高,該電路延遲已無法忽視。因此,ROHM搭載的PWM調光電路,使放大器的啟動時間降到最低,從而實現了更高調光率。
具體如圖3所示,電流驅動放大器擁有LED電流輸出用的反饋電路和另一條反饋電路。
[圖3] 電流驅動放大器的反饋電路
這兩條反饋通路由各SW進行切換。在PWM=High(LED為ON)區間,驅動LED電流輸出用的反饋電路(圖3反饋電路1),由LED引腳灌入LED電流。在PWM=Low(LED為OFF)區間,驅動另一條反饋電路(圖3反饋電路2),由內部恒定電壓VREG產生電流。通過進行這樣的控制,LED電流雖然是關斷的,但電流驅動放大器始終處于驅動狀態,PWM=Low→High時可平穩生成LED電流。由于反饋通路2的電流I2已設定為數μA,因此,本電路結構的功耗增加量已達到可以忽視的水平。
圖4為LED電流在有無與輸出不同的反饋通路時對PWM信號的跟隨性如何變化的比較數據。
[圖4] 有無與輸出不同的反饋電路的LED電流跟隨性比較
在沒有另外的反饋通路時,從PWM=OFF→ON時點開始,到生成LED電流會產生約10μs的延遲時間。與此相比,在有另外的反饋通路時,幾乎沒有延遲時間,可跟隨到最小達1μs的PWM脈沖寬度。假設PWM頻率為100Hz,那么如果是1μs的脈沖寬度,則可實現10000:1的調光率。綜上所述,BD81A34EFV-M實現了高調光率,非常有助于面板的高亮度化。
防止LED閃爍的DC/DC轉換器輸出電壓放電電路>
將DC/DC轉換器輸出作為LED陽極控制LED時的問題在于,從DC/DC轉換器的OFF狀態再啟動時會出現LED閃爍現象。
當因向LED驅動器輸入啟動OFF信號以及異常檢測時的保護動作等而關斷DC/DC轉換器的開關輸出時,輸出電容里會有殘存電荷。殘存電荷通過DC/DC轉換器輸出電壓反饋用的電阻分壓電路(圖5 ROVP1、ROVP2)進行放電。但是,放電時間達數秒之長,因此,必須考慮到在這種電荷殘留狀態下再啟動的情況。在這種情況下,殘留電荷通過LED元件進行放電,之后進行正常的啟動控制。這種瞬間放電表現為LED的閃爍。
[圖5] 防LED閃變電路
傳統上,為防止這種閃爍,一般選擇以下兩種方法之一。第一種方法是如圖5-1所示,給DC/DC轉換器輸出追加外置開關元件,在電路OFF時強制放電。這種方法可以避免再啟動時的閃爍,但需要增加開關元件和限流電阻等,部件數量會增多。
第二種方法是如圖5-2所示,降低過壓保護用電阻值。降低電阻分壓電路的電阻值,促進殘留電荷的放電。這種方法的問題是正常工作時的功耗會增加。
因此,BD81A34EFV-M如圖5-3所示,在IC中內置了防閃爍用輸出放電電路。該電路使輸出電荷的放電僅需數ms指令即可完成。而且,還不會增加外置部件數量和功耗。例如,在BD81A34EFV-M的外置部件推薦值Cout=20uF、ROVP1=360kΩ、ROVP2=30kΩ的條件下,設DC/DC轉換器輸出電壓(Vout)為30V時,
無輸出放電電路:放電時間=約7.8s
有輸出放電電路:放電時間=約1.5ms
可大幅縮短放電時間,并可防止因此導致的LED閃爍。

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