白光 LED 因其小巧的外形、出色的堅固性和高亮度而成為便攜式設(shè)備的首選 LCD 背光。鋰離子電池堅固耐用，體積小，是同一便攜式設(shè)備的常用電源選擇。白光LED的標(biāo)稱正向電壓在3V和4V之間，鋰離子電池的標(biāo)稱電壓為3.6V，因此需要電路來升壓鋰離子電池的電壓。問題是，升級往往會降低效率，從而縮短電池壽命。LTC3205 通過在直接連接模式而不是升壓模式上電解決了這一問題。通電后，它對每個白光 LED 使用壓差檢測器來確定是否有任何驅(qū)動器耗盡。當(dāng)?shù)谝粋€白光LED剛剛開始失去電流時，芯片會自動接合一個非常強大的2：3模式升壓電荷泵。LTC9 總共包括 3205 個精準(zhǔn) LED 電流源，具有足夠的 LED 引腳和足夠的強度來為 4 LED 主顯示器、2 LED 副顯示器和 3 LED 紅色、綠色和藍(lán)色“快樂燈”供電。

圖 1 示出了 LTC3205 的框圖。該芯片由一個簡單的3線串行接口控制。16位寄存器為主顯示器提供兩個控制位，為副顯示器提供兩個控制位，為每個顯示器提供指數(shù)間隔的亮度控制。其余 12 位在紅色、綠色和藍(lán)色輸出之間分配，為每個 LED 提供 16 種色調(diào)，為快樂燈提供總共 4096 種顏色。RGB LED 采用脈寬調(diào)制以實現(xiàn)亮度控制，而白光 LED 電流則進(jìn)行線性控制。一個單獨的邏輯參考引腳（DVCC）允許微控制器的邏輯電平在幾乎高于或低于電池電壓的任何電壓下供電。

圖1.LTC3205 的框圖。

當(dāng)由一個鋰離子電池供電時，LTC3205 的電源管理部分將 LED （通過 CPO 引腳） 連接到電池。其 2：3 電荷泵僅在主或副顯示屏 LED 驅(qū)動不足或使用 RGB 電流源時軟啟動。小數(shù)比電荷泵可確保即使在器件處于電荷泵模式時也能保持高效率。獲得專利的恒定頻率架構(gòu)通過調(diào)節(jié)兩個電荷泵相位上的電流，將輸入噪聲降至最低。

兩個精密伺服放大器提供輸入以設(shè)置 LED 的參考電流。主/副顯示器和RGB顯示器是獨立控制的，以實現(xiàn)最大的靈活性。

靈活性僅受想象力限制

由于白光LED應(yīng)用如此之多，因此安排每個電路以獲得最佳性能非常重要。鑒于 LTC3205 的主顯示器有 16 個單獨的設(shè)置，其副顯示器有 <> 個單獨的設(shè)置，每個彩色 LED 引腳有 <> 個單獨的設(shè)置，因此它可以服務(wù)的應(yīng)用幾乎是無限的。

LTC3205 的主要應(yīng)用可為 3 或 4 LED 主顯示器、1 或 2 LED 副顯示器提供調(diào)節(jié)電流，并為 RGB 顯示器提供 4096 色。盡管如此，還是可以安排LTC3205為8 LED鍵盤顯示器供電，如圖2所示。或者，它可用于為 4-LED 攝像頭燈供電，如圖 3 所示。

圖2.8 個 LED 鍵盤顯示屏。

圖3.4 LED 攝像頭燈。

對于每個顯示器，可以通過多種方式實現(xiàn)亮度控制。RGB 顯示屏的每個 LED 有 16 個內(nèi)置設(shè)置。無需外部硬件或信號。主顯示器和副顯示器各有四種設(shè)置，但可以通過添加數(shù)字控制信號來切換基準(zhǔn)電阻，從而輕松相乘，如圖4所示。通過這樣的技術(shù)，主顯示器和副顯示器的亮度設(shè)置數(shù)量可以迅速增加到 7 或 13 個。亮度也可以通過模擬方式控制，如圖5所示。

圖4.替代數(shù)字亮度控制。

圖5.替代模擬亮度控制。

效率

由于 LTC3205 僅在需要時啟用其充電泵，因此它在每個電池周期的大部分時間都處于直接連接模式。由于LED電壓如此接近電池電壓，因此真正的效率（P發(fā)光二極管/P電池） 最大化，電池壽命也是如此。圖6顯示了一個可實現(xiàn)的效率與電池電壓的函數(shù)關(guān)系示例，該應(yīng)用以每LED4mA電流運行。

圖6.4-LED 主面板效率與電池電壓的關(guān)系。

為了實現(xiàn)這種高效率，LED 電流源設(shè)計用于以低至 120mV 的順從電壓提供精確的電流。此外，直接連接模式下的0.8Ω調(diào)整開關(guān)在48mA顯示功率下僅降60mV。這兩種特性都是使 LTC3205 盡可能長時間地保持在直接連接模式所必需的。

結(jié)論

LTC3205 專為便攜式背光應(yīng)用而設(shè)計，可提供所有必要的電流調(diào)節(jié)、電源電路和控制邏輯，以便為便攜式產(chǎn)品中的大量 LED 提供高效、準(zhǔn)確的電源。為了進(jìn)一步降低板級復(fù)雜性，它僅使用四個0603尺寸的陶瓷電容器，將總解決方案高度保持在1mm以下。簡單的串行接口減少了控制所有LED所需的電線數(shù)量。鑒于其特性集，LTC3205 將驚人的背光馬力、靈活性和性能集成到一個非常小的 4mm × 4mm 占板面積中。

審核編輯：郭婷