TFT背光问题的电路设计及器件选型

dontium

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TFT背光问题的电路设计及器件选型

 

LCD的背光，一般由LED来解决。对于屏幕大一些的LCD，一般使用多个LED。

一、TFT LCD中LED的连接方式

根据屏幕的尺寸大小及厂家的设计方法，都离不开并联形式、串联形式以及串并混联形式。

如某一LED使用的电路：

 

 

 

 

二、白光LED的特性

电流电压特性。白光LED二极管不象硅半导体二极管那样，在势垒电压处有明显的转折，它的变化相对较缓，如图所示

 

 

 

白光LED在有微小电流即可发光，电流越大发光越强，但不是线性关系，即不成比例，电流越小，发光效率越高。

电流的大小也会改变光谱波长

寿命。LED的寿命与工作电流有关，电流越大，寿命越短。在某一电流下，定义光强（Bt）下降到最初（Bo）的1/2时的时间（t），为它的寿命。Bt = Bo * exp(-t / T)。

 

三、背光特点及驱动方法

大家知道，LCD的背光，在不同的场合、不同的使用者，它的光强就有不同的设定，即可以调亮和调暗。再者根据LED的特点，不同LED有不同的转折点电压，而它的工作电流与光强关系密切，所以，在未知LED详细特性情况下最安全的调整光强方法是电流控制。

现在的TFT产品较多用手持设备，手持设备的电源使用锂电池，它的电压一般由充满电时的4.2V到放电接近结束的3.5V，这个变化的电压就需要一个稳定的措施。而对于象串联LED应用时，它的电压也远远不够。

因此，象大家看到的背光驱动有很多是由升压电路来完成的。

 

四、背光驱动电路

下图是我早期的一个背光电路，后来对于小屏幕的LCD背光电路一直沿用这种形式，性能满意。

 

 

这个电路用于LED串联或串并混联的背光控制电路。图中，使用了TI性能很棒的LM3410（以下在元件选择要点中作对比介绍），U1、L1、D1组成传统的升压电路，不再赘述。R3作为电流检测，反馈给U1的FB端以控制电流的大小，实现恒流输出。Z1作为输出断路时的保护，一但LCD接触不良或者内部LED断路，将不会造成电路失控现象。即，当LED断开时，R3上的压降减小，à 反馈电压FB端电压降低 à 导通占空比增加 à 输出电压升高……，这样下去有可能损坏器件和功耗明显增大。Z1的存在可以限制最大的输出电压。

R1的加入，使Z1的限压及调光输入端BRIGHTNESS的控制更加灵敏。调光控制电压由BRIGHTNESS端输入，经R4及R1、R2，分压后进入FB端，控制输出电流的大小，以实现对LED光强的控制。

 

 

四、元件选择要点

IC的选择，要考虑输入输出电压范围、电流大小，效率等，但还有个重要指标，即FB端的反馈电压的高低。由于R3是电流采样，它的电阻越小越好，这样才不会消耗更多的输出功率，从而提高效率。R3上的电压即是驱动IC的FB端的输入电压。

LM3410手册中，

 

 

VFB只有0.2V，小于单个LED压降的十多倍。在10mA使用时，可以使R3小到15欧姆。而对于象TPS61040等，它的FB电压是1.2V左右，适合用于电压型控制。

TI的多数LED驱动产品，是用在并联或者串并混联电路中的，对于这些电路，会有更多的选择方案。

[ 本帖最后由 dontium 于 2012-6-2 17:59 编辑 ]

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关于LM3410电路的实验板，可以参考这个帖子： bbs.eeworld../thread-331605-1-1.html