LED背光控制器调光设计

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1、电子电路网（www.cndzz.com）LED背光控制器调光设计LED调光有很多方式，依系统应用的不同需求，有不同的选择，可以依LED输出电流波形的不同，区分为脉波宽度调光(PWMDimming)与模拟调光(AnalogDimming)两种。简单的说，所谓脉波宽度调光就是指LED的输出电流是一个LED导通和LED不导通的周期性方波输出，藉由改变方波波形的导通时间宽度来调节LED的平均电流大小，来达成调光的功能。所以LED平均电流值可以等于方波的导通周期乘以最大电流，亦即ILEDavg=Duty(%)×ILEDmax，如图(一)所示。

2、图(一)脉波宽度调光(PWMDimming)模拟调光是LED的输出电流是一个模拟的输出波形，藉由改变输出电流准位的大小来调节LED的电流值，达成改变光源亮度调光的功能，如图(二)所示。图(二)模拟调光(AnalogDimming)如果考虑到LED调光的输入控制信号的话，依据LED调光的输入控制信号，及LED输出电流波形的不同，可归纳为4种组态，如表(一)所示。这些不同的调光控制方式，分别应用在照明方面，如商用照明、办公室照明、居家照明等室内照明需求及显示器或液晶电视的背光模块中，系统业者根据不同的产品应用规格，可以选择优化最具竞争力

3、的调光方式。电子电路网（www.cndzz.com）电子电路网（www.cndzz.com）表(一)LED调光分类过去面板背光源是采用冷阴极灯管CCFL，由于电流跟亮度的曲线没有很线性，所以就采用PWM调光控制，此一趋势一直沿用到目前的LED背光控制，而为了简化架构不做太多的变更，调光的输入控制信号就维持使用PWM调光，调光频率为大于100Hz数字信号，以LED输出电流的波形是数字或模拟来定义PWM调光或模拟调光。表(二)为脉波宽度调光与模拟调光的特性比较表，有助于了解两者特性的不同。表(二)脉波宽度调光与模拟调光的特性比较表总之，

4、如果不了解各种LED调光方式特性及优缺点的不同及实际系统端的应用，并不容易找到正确的调光方法。本文会提出一些分析，透过这些分析，了解LED调光方法和其优缺点就可以选择适当的调光方法与LED驱动IC进行应用。（一）LED驱动IC脉波宽度调光应用(PWMDimming)电子电路网（www.cndzz.com）电子电路网（www.cndzz.com）以图(三)是一个升压单串LED电流，脉波宽度调光应用线路。DIMPin输入信号为脉波信号，LED电流为了达到脉波波形输出，势必需要在LED的路径上串接一个功率开关Q2，当DIMPin输入信号为

5、高准位时，驱动IC开始动作，对磁性组件电感进行储能与释能，将输出电压升高到足以让LED串导通，同时调光开关Q2导通(TurnOn)，所以LED输出电流马上建立。当DIMPin输入信号为低准位时，驱动IC不动作，输出电压无法建立让LED串导通，同时调光开关Q2截止(TurnOFF)，将LED输出电流同步截止。所以脉波宽度调光应用线路(PWMDimming)需要增加一个调光开关Q2在LED串联的路径上，来达到较佳的脉波输出。这种脉波宽度的调光方式，是改变脉波导通周期的大小，可以达到1000:1的调光周期(dimmingratio)，所以

6、具有较佳的高低亮度明暗对比。在目前的消费性电子产品显示器和液晶电压广泛的应用。图(四)是一个实测的波形，输入电压20V,LED串的电压约50V，LED电流500mA，在1KHz/50%调光下的LED电流波形跟升压开关Q1Gate的电压波形。由波形可知，LED输出电压涟波电压小，LED电流为一导通/不导通的电流信号，LED驱动ICDRVpin驱动信号是一高频切换周期随着调光信号做开及关的切换，脉波宽度调光(PWMDimming)所产生的高频及不连续的输出信号容易衍生出EMI、音频干扰及面板显示器水纹波等等问题。图(三)脉波宽度调光应用

7、线路一电子电路网（www.cndzz.com）电子电路网（www.cndzz.com）图(四)实测波形一图(五)是一个升压单串LED电流，脉波宽度调光应用线路。为了节省成本，把原本应该串接在LED串路径上做调光用的开关组件Q2给移除。当DIMPin输入信号为高准位时，驱动IC开始动作，对磁性组件电感进行储能与释能，把输出电压升高，但随着输出电压建立的过程，LED串电流也开始慢慢导通。当DIMPin输入信号为低准位时，驱动IC不动作，储存在输出电容COUT上的电压会经由LED串路径慢慢泄放掉，在调光模式下LED的电流波形，为一个近乎失

8、真的脉波波形，如图(六)所示。图(五)脉波宽度调光应用线路二电子电路网（www.cndzz.com）电子电路网（www.cndzz.com）图(六)实测波形二把LED串的调光开关组件省略，这种应用最大的优点是可节省成本，但是提供一个粗